[实用新型]一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机

说明书

本实用新型涉及一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机，该微小型超声电机包括底座、定子、动子组成；定子固定连接在底座上，动子以自适应预紧的方式夹持在定子中的柔性铰链机构上，柔性铰链机构内安装有两个压电叠堆；该微小型超声电机利用这两个压电叠堆作为驱动源，用以激发柔性铰链机构产生超声非共振锯齿波，从而驱动动子直线运动。优点在于：一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机具有结构微型化、速度快、精度高、成本低、加工方便、易于集成等特点，具备进行大规模生产和商业化应用的潜力，在微型设备等应用空间受限的使用场合具有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及微特电机技术领域，特别涉及一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机，该超声电机利用超声非共振合成锯齿波的原理，具有结构简单、尺寸小，输出力大的特点，适用于微小空间内物体的精密定位以及驱动。

背景技术

超声电机因具有低速大转矩、噪声小、响应快、不受电磁干扰等特点，在航空航天工程、光学工程、精密仪器等领域受到了广泛关注，对于现存的微型化超声电机来说，大多是基于超声信号激发弹性体共振的原理而设计的，这种形式的超声电机具有尺寸小、速度快等优势，但是其运动较不稳定，且诸如采用压电片作为动力源的超声电机也存在输出力较小的缺点。这些问题限制了微型超声电机的实际应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机，其利用压电叠堆作为动力源，采用超声非共振合成锯齿波的方式驱动，具有输出稳定且输出力大的优势，并且结构简单紧凑、兼容性高，可以实现在微小应用空间内对目标物体的精密定位。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机，其特征在于：由底座1、定子2、动子3组成；所述的定子2固定连接在底座1上，所述的动子3以自适应预紧的方式夹持在定子2中的柔性铰链机构2-3上。

所述的定子2由压电叠堆a2-1、压电叠堆b2-2、柔性铰链机构2-3组成；所述的压电叠堆a2-1安装在柔性铰链机构2-3中的柔性铰链a2-3-2的孔内；所述的压电叠堆b2-2安装在柔性铰链机构2-3中的柔性铰链b2-3-3的孔内。

所述的柔性铰链机构2-3由固定端2-3-1、柔性铰链a2-3-2、柔性铰链b2-3-3 和传动杆2-3-4组成。

所述的动子3由开口3-1、圆环臂3-2、直梁3-3和中空体3-4组成。其中开口3-1的作用是使得圆环臂3-2具有一定的弹性，可以以自适应预紧的方式夹持在定子2中的柔性铰链机构2-3上，直梁3-3起到导向作用，并且在其上表面还可以放置其他被驱物体。

所述的一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机的驱动方法包括以下步骤：

a)给定子2的压电叠堆a2-1施加的正弦电信号，使得压电叠堆a2-1产生正弦机械振动，同时给压电叠堆b2-2施加的正弦电信号，使得压电叠堆b2-2产生正弦机械振动，压电叠堆a2-1与压电叠堆b2-2 的振动耦合，使得传动杆2-3-4上产生沿x轴的类锯齿波机械振动，传动杆2-3-4 将以粘滑驱动原理驱动动子3沿x轴产生直线步进运动；

b)通过控制压电叠堆a2-1和压电叠堆b2-2的激励信号的幅值A、B和相位可以实现运动速度以及运动正反向的调节。

本实用新型的有益效果在于：通过本实用新型提供的一种基于压电叠堆驱动的微小型超声电机，可以实现对目标物体的平面两自由度精密驱动与定位，具有结构简单、尺寸微小、易于集成、输出力大、易于加工等特点，适合在有限空间的应用，且具有大规模生产以及商业化应用的潜力，在精密驱动领域有广阔的应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。