[发明专利]双翼形直线超声电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线超声电机，特别涉及一种双翼形直线超声电机。

背景技术

直线超声电机相对于电磁式直线电机，具有可控性能好、断电自锁、低速输出、无电磁干扰等优点。在精密驱动、仪器仪表、智能机器人、航空航天等领域有广泛的应用前景。目前国内直线超声电机技术正在快速发展，而微型螺纹直线超声电机备受关注。国家专利CN200480032928.2提出一种螺杆直线超声电机，该电机利用两个一阶弯振模态工作，驱动螺纹轴沿旋转轴方向直线移动。国家专利CN200510114849.2、CN200720172974.3提出了一种多面体直线超声电机，定子通过激发其面内弯曲行波，来驱动动子旋转并沿轴向直线运动。国家专利CN200920106281.3提出一种一端或中部固定的螺纹直线超声电机，其利用两个弯振模态工作，驱动螺杆沿轴向直线运动。国家专利CN201110120487.3公开了一种模态转换型直线超声电机，其通过纵扭模态转换器将纵向振动转换为扭振，驱动动子旋转并沿轴向直线运动。国家专利CN201210371158.0公开了螺纹直线超声电机，其螺纹副为可更换的。这些螺纹副驱动直线超声电机具有运行速度低无需减速、定位精度高、易于微型化等特点。但目前随着个人便携式电子设备和微型机械产品的发展，不单对电机结构微型化、低制作成本提出了要求，而且针对不同电子设备的狭小安装空间，需要更多结构样式的微型直线电机，以使其能与电子设备融合集成，减小整体体积。与此同时，还对微型直线电机提出了大输出力、低能耗、高工作效率等要求。

发明内容

本发明针对已有技术中的不足，提出一种结构简单、易于制作、推重比大、工作效率高的双翼形直线超声电机。

一种双翼形直线超声电机，包括定子和动子。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：其特征在于：所述定子为一个带双翼的空心圆柱体，其圆孔内加工有内螺纹，双翼的上下表面粘贴有压电陶瓷片，或者，只在双翼的上表面或下表面粘贴有压电陶瓷片，动子为一带外螺纹的圆柱体，定子与动子通过螺纹旋配。

上述的双翼形直线超声电机，其特征在于：其工作振动模态为：当定子双翼同向弯曲振动时，激发定子第一个工作振动模态，空心圆柱体前后两端进行左右运动；当定子双翼反向弯曲振动时，激发定子第二个工作振动模态，空心圆柱体前后两端进行上下运动。

上述的双翼形直线超声电机，其特征在于：其运作方式为：利用正弦信号给左翼压电陶瓷片供电，利用有一定相位差的另一正弦信号给右翼压电陶瓷片供电，激发出定子的两个同频工作振动模态，使定子前后两端驱动质点产生椭圆运动，并驱动动子进行旋转直线运动。通过改变两正弦信号的相位差，来改变两个工作振动模态的响应相位差，可以实现动子反向直线运动。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：（1）结构创新。电机定子带双翼的空心圆柱结构通过双翼放大了电机转换的效果，利于更多的电能转换为振动能，并使得双翼的振动能聚集于空心圆柱结构，以驱动动子旋转运动。该结构利于提高微型螺纹直线电机的输出力、提高推重比。（2）工作振动模态创新。通过双翼同向与反向变形的配合，实现空心圆柱结构前后端驱动质点的椭圆运动，来推动动子正反向直线运动。本发明电机具有结构简单、易于小型化、输出力与推重比大、工作效率高、低速直接驱动等特点。

附图说明

图1是本发明双翼形直线超声电机结构示意图。

图2是本发明直线超声电机定子第一个工作模态的振型图。

图3是本发明直线超声电机定子第二个工作模态的振型图。

图4是本发明直线超声电机电激励接线图及压电陶瓷片极化方向示意图，图中箭头代表压电陶瓷片的极化方向。

图5是本发明直线超声电机工作原理示意图，其中椭圆轨迹是定子空心圆柱结构前端驱动质点的运动轨迹。

具体实施方式

本发明提出的双翼形直线超声电机的优先实施例结合附图详述如下：

实施例一：

本双翼形直线超声电机如图1所示。其特点：定子11为一个带双翼的空心圆柱体，其圆孔内加工有内螺纹，双翼的上下表面粘贴有压电陶瓷片13、14、15、16，或者，只在双翼的上表面或下表面粘贴有压电陶瓷片，动子12为一带外螺纹的圆柱体，定子与动子通过螺纹旋配。定子驱动动子旋转直线运动，图1中31为动子的旋转方向，32为动子的直线运动方向。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：