[发明专利]双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机及其工作模式

权利要求书

1.双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机，其特征在于：电机由板形定子和动子构成，其中动子为一直线导轨（8），板形定子由振子主体（1）和单驱动足（7）两部分组成，所述导轨（8）在预压力的作用下压在板形定子的单驱动足（7）上；其中由压电陶瓷材料构成的振子主体（1）呈长方体，其上有五个极化分区（2、3、4、5、6），其中四个极化分区（2、3、4、5）用于共振模式下的双模态驱动和非共振模式下的强迫振动驱动，另外一个极化分区（6）用于减摩驱动；所述由耐磨材料构成的单驱动足（7）通过粘接或焊接或烧结与振子主体（1）结合为一体。

2.根据权利要求1所述的双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机，其特征在于：振子主体（1）的极化方向（9）为沿振子主体（1）的厚度方向进行极化；沿振子主体（1）的厚度方向有两个表面，分别为厚度方向前表面（10）和厚度方向后表面（11）；在厚度方向前表面（10）上，烧结有五块作为电极使用的相互绝缘的银层（2’、3’、4’、5’、6’），分别对应于振子主体（1）的五个极化分区（2、3、4、5、6）；在厚度方向后表面（11）上，烧结有一整块作为电极使用的银层（11’）。

3.根据权利要求1所述的双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机的工作模式，其特征在于：该电机设计有共振和非共振两种工作模式，在共振工作模式，定子在双模态并减摩驱动下工作，推动导轨正反向运动；在非共振工作模式，定子在强迫振动并减摩驱动下工作，推动导轨正反向运动。

4.根据权利要求3所述的双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机的工作模式，其特征在于：在共振工作模式，驱动电机工作的双模态为两个正交工作模态，分别为定子的一阶纵振模态和二阶弯振模态；通过结构设计使得定子的一阶纵振模态和二阶弯振模态具有较好的频率一致性，即一阶纵振模态的共振频率                                                和二阶弯振模态的共振频率符合；两个正交工作模态激励信号的频率为，接近和，同时以减摩方式驱动电机工作的为驱动足局部强迫纵振或驱动足局部强迫弯振或驱动足局部纵振模态或驱动足局部弯振模态，减摩驱动激励信号的频率为，。

5.根据权利要求3所述的双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机的工作模式，其特征在于：在共振工作模式接线方式如下，银层（11’）用于接地；银层（3’）和银层（5’）相连接构成电机的A相；银层（2’）和银层（4’）相连接构成电机的B相；银层（6’）单独构成电机的C相，电机的C相也是电机在共振工作模式的减摩驱动相。

6.根据权利要求3所述的双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机的工作模式，其特征在于：在共振工作模式，电机的A相（或B相）输入频率为的连续正弦波激励信号，用于激发定子同时产生一阶纵振模态（12）和二阶弯振模态（13），同时电机的C相输入周期性间隔触发的频率为（）的正弦波激励信号，用于同时激发定子产生驱动足局部强迫纵振或驱动足局部强迫弯振或驱动足局部纵振模态或驱动足局部弯振模态；当电机的A相输入频率为的连续正弦波激励信号，同时电机的C相输入周期性间隔触发的频率为的正弦波激励信号时，导轨（8）将产生定向运动；当电机由A相切换到B相输入频率为的连续正弦波激励信号，同时电机的C相输入周期性间隔触发的频率为的正弦波激励信号时，导轨（8）将产生反向的定向运动。

7.根据权利要求3所述的双模态并减摩驱动的单驱动足板形压电电机的工作模式，其特征在于：在非共振工作模式，驱动电机工作的强迫振动的振型为强迫弯曲振动（14），强迫弯曲振动（14）激励信号的频率为；同时以减摩方式驱动电机工作的为驱动足局部强迫纵振或驱动足局部强迫弯振或驱动足局部纵振模态或驱动足局部弯振模态，减摩驱动激励信号的频率为，。