[发明专利]减摩并模态驱动的塔形压电电机及其驱动方式

权利要求书

1.一种减摩并模态驱动的塔形压电电机，其特征在于：塔形电机由塔形定子（1）和动子（2）构成，其中动子（2）为一直线导轨，所述直线导轨（2）在预压力的作用下压在塔形定子（1）的驱动足（5）上；塔形定子（1）由塔形金属体（3）和三相共十片压电陶瓷（4）两部分组成，其中塔形金属体（3）由一个驱动足（5）、一个柔性放大圆孔（6）、左矩形柱（7）和右矩形柱（8）构成，三相共十片压电陶瓷（4）对称地粘贴在塔形金属体（3）的外表面；三相共十片压电陶瓷（4）包括A相（20）、B相（21）和C相（22）共三相压电陶瓷，其中A相压电陶瓷（20）包含两片压电陶瓷，分别为第一压电陶瓷（9）和第二压电陶瓷（10）；B相压电陶瓷（21）包含四片压电陶瓷，分别为第三压电陶瓷（11）、第四压电陶瓷（12）、第五压电陶瓷（13）和第六压电陶瓷（14）；C相压电陶瓷（22）包含四片压电陶瓷，分别为第七压电陶瓷（15）、第八压电陶瓷（16）、第九压电陶瓷（17）和第十压电陶瓷（18）；塔形定子（1）的A相（20）和B相（21）用于共振驱动方式下的模态驱动或非共振驱动方式下的强迫振动驱动，塔形定子（1）的C相（22）用于减摩驱动。

2.根据权利要求1所述的减摩并模态驱动的塔形压电电机的驱动方式，其特征在于：所述电机设计有共振和非共振两种驱动方式，在共振驱动方式，塔形定子（1）在模态并减摩驱动下工作，推动导轨正反向运动；在非共振驱动方式，塔形定子（1）在强迫振动并减摩驱动下工作，推动导轨正反向运动。

3.根据权利要求2所述的减摩并模态驱动的塔形压电电机的驱动方式，其特征在于：在共振驱动方式，驱动电机工作的双模态为两个正交工作模态，分别为塔形定子（1）的x-z面内对称振动模态（24）和y-z面内二阶弯振模态（25）；

其中x-z面内对称振动模态（24）由分别贴在左矩形柱（7）侧面和右矩形柱（8）侧面的第一压电陶瓷（9）和第二压电陶瓷（10）激发，当定子以x-z面内对称振动模态（24）振动时，左矩形柱（7）和右矩形柱（8）产生局部弯振，并带动驱动足（5）产生局部纵振；

其中y-z面内二阶弯振模态（25）由分别贴在左矩形柱（7）和右矩形柱（8）前、后表面的第三压电陶瓷（11）、第四压电陶瓷（12）、第五压电陶瓷（13）和第六压电陶瓷（14）激发，当定子以y-z面内二阶弯振模态（25）振动时，驱动足（5）产生水平振动；

由于塔形定子（1）的x-z面内对称振动模态（24）和y-z面内二阶弯振模态（25）分别由不同的压电陶瓷片组进行激发， x-z面内对称振动模态（24）和y-z面内二阶弯振模态（25）在控制上是解耦的，进而实现对塔形压电电机的法向振动和切向振动进行相互独立地控制；

所述塔形定子（1）的x-z面内对称振动模态（24）和y-z面内二阶弯振模态（25）具有频率一致性，即x-z面内对称振动模态（24）的共振频率和y-z面内二阶弯振模态（25）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；

当上述两个正交工作模态具有频率一致性时，通以π/2相位差的两路频率为的同频正弦信号，接近和，塔形定子（1）的两个正交工作模态将会被同时激发出来，使塔形定子（1）的驱动足（5）端面产生椭圆运动，推动压在驱动足（5）上的动子（2）运动；动子（2）运动的正、反方向可由两相正弦信号的相位差确定：π/2相位差使动子（2）正向运动、－π/2相位差使动子（2）反向运动；

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，由分别贴在驱动足（5）下方前、后、左、右表面的第七压电陶瓷（15）、第八压电陶瓷（16）、第九压电陶瓷（17）和第十压电陶瓷（18）激发，减摩驱动激励信号的频率为，。