[实用新型]一种实现球面运动的压电马达及球面运动系统

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及压电马达技术领域，特别是一种实现球面运动的压电马达、球面运动系统及驱动电路。

【背景技术】

到目前为止，人类使用和拥有的马达技术和产品有很多种类，包括电磁马达、液压马达、气压马达、压电马达等等，可以说设计和应用技术发展到目前已经很成熟。就其运动类型来分类，大概有单一方向直线运动型、直线往复运动型、单一转向旋转型、双向旋转型、平面运动型、球面运动型等。其中多维运动类型的马达产品局限性很大。在实际应用中如果我们要实现平面运动或者球面运动，就会使用两个马达实现两个方向的运动叠加来达到目的。两个马达分别驱动势必造成驱动系统构造复杂、成本升高、控制复杂化等一连串问题。而驱动系统技术进步的方向是驱动系统构造简单化、控制简单化、体积缩小化、成本极小化等。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足之处，提供一种实现球面运动的压电马达及球面运动系统。

本实用新型的超声波压电马达可实现二维运动，由一个压电马达实现球面运动。由于一个驱动体能够直接实现球面运动，并且直接在物理上实现二维运动的独立性，因此很大程度上能够解决多维驱动系统的难度，减小驱动系统的体积，结构部件数量明显减少，成本降低等，除此之外，由于这个系统由超声电机驱动，能够不用减速系统直接得到纳米级的位置精度，能够掉电自锁，并具很大的功率密度且工作安静的特点。

本实用新型包括：压电马达驱动部分、实现球面运动的辅助部分。具体来讲，压电马达的压电驱动部分包含四块压电材料粘接在一个方柱基体上构成的一个产生二维运动能力的压电结构。辅助部分包括能够实现球面运动的一些合适形状的球面运动组件。

本发明解决现有的技术问题，所采用的技术方案是：一种实现球面运动的压电马达，包括压电马达驱动部分和实现所述球面运动的辅助部分，其特征在于：所述压电驱动部分包含压电片粘接在一个方柱基体上构成的一个产生二维运动的压电结构；所述基体上设有一驱动头；所述辅助部分包括能够实现球面运动、受驱动头驱动的球面运动组件。

根据本实用新型一优选实施例，所述压电片为四块，粘贴于方柱基体周侧，压电片电极方式为四分电极，基体对边两块为一极的分组方式；驱动方式可以单组电极驱动，也可以两组电极组成电极组同时驱动来达到更高的功率输出。

根据本实用新型一优选实施例，所述压电片可以是三块粘贴于方柱基体三侧面，或贰块压电片粘贴于方柱基体相邻贰侧面；压电片电极方式为四分电极，基体对边两块为一极的分组方式；驱动方式可以单组电极驱动，也可以两组电极同时驱动来达到更高的功率输出。

根据本实用新型一优选实施例，所述基体形状是矩形柱状，其内部可以是

实心结构或空心结构，例如圆形或矩形的空心结构的基体。

根据本实用新型一优选实施例，所述球面运动组件包括导磁材料球面支撑体上的球面、滚珠组、被驱动球面；该被驱动球面与驱动头接触。

本发明解决现有的技术问题，所采用的另一技术方案是：一种实现球面运动的压电马达球面运动系统，包括调整弹簧弹力的螺丝、支撑外壳、弹簧、球面运动的压电马达、橡胶垫圈、永久磁铁环、导磁材料球面支撑体、导磁滚珠组、带球面且导磁的被驱动部件，其特征在于，所述调整弹簧弹力的螺丝、支撑外壳、弹簧、球面运动的压电马达、橡胶垫圈、永久磁铁环、导磁材料球面支撑体、导磁滚珠组、带球面且导磁的被驱动部件依顺序安装固定。

根据本实用新型一优选实施例，所述永久磁铁环、被驱动部件、导磁球面、导磁滚珠组构成最短磁路；导磁滚珠组支撑部件导磁球面，弹簧把压电马达压在被驱动的导磁球面上，并由弹簧调整螺丝调整弹簧的压力，橡胶垫圈支撑可以把压电马达限制在正确的位置上。

根据本实用新型一优选实施例，还包括驱动控制电路，信号发生器、功率放大器、控制开关K和压电电极/电极组；所述信号发生器给功率放大器提供控制信号，所述功率放大器驱动控制开关K，所述控制开关K分别接到所述电极/电极组。机械的或者数字的开关均可。

根据本实用新型一优选实施例，所述信号发生器给功率放大器提供的是正弦波、方波或三角波控制信号，并且驱动过程中可以是一路信号，也可以是有合适相位差的两路信号。

根据本实用新型一优选实施例，所述控制信号的频率为18KHz～200KHz。