[发明专利]双十字耦合式压电振子同形模态驱动的平面超声电机及其工作方式

权利要求书

1.一种双十字耦合式压电振子同形模态驱动的平面超声电机，包括振子组件、动子组件和支座组件，其特征在于，所述振子组件包括双十字形基体和压电陶瓷激励组件，双十字形基体由两块结构相同的十字板通过中间连接杆连接而成，两十字板均由两根尺寸相同的横杆、纵杆构成，中间连接杆的两端设有螺纹孔供连接两十字板之用；压电陶瓷激励组件由纵杆面内弯振激励陶瓷片、横杆面内弯振激励陶瓷片、面外弯振激励陶瓷片组成，这些压电陶瓷片分别粘贴在两十字金属板上的纵杆两侧面、横杆两侧，以及横杆、纵杆的正面与反面；在各横杆、纵杆的端部处均设有驱动足；所述动子组件包括上滑板、下滑板和立柱，两滑板分别通过螺钉连接到立柱两端，上滑板和下滑板分别连接上层十字板顶面处驱动足与下层十字板底面处驱动足，下滑板通过滚珠连接支座组件而构成滚动副；所述支座组件由底板、立板、隔板、条状连接块及滚珠构成；振子组件介于支座组件与动子组件之间，通过其顶面和底面上的驱动足分别连接动子组件的上滑板和下滑板，并用螺钉连接到支座组件上；支座组件通过其底板内的滚珠连接动子组件并通过隔板块连接振子组件。

2.根据权利要求1所述的双十字耦合式压电振子同形模态驱动的平面超声电机，其特征在于：所述支座组件包括立板、盖板、底板、隔板块、条状连接块、滚珠以及碟簧，两立板连接在条状连接块两端并用螺钉固定在底板两侧；条状连接块通过螺钉连接隔板块，隔板的前、后两侧设有定子安装螺纹孔用以固定振子组件；盖板与底板间压入碟形弹簧，盖板上开设滚珠槽以容纳滚珠，滚珠与下滑板进行点接触；底板在四个边角处用螺钉连接底座。

3.一种如权利要求1所述的双十字耦合式压电振子同形模态驱动的平面超声电机的工作方式，其特征在于，选定振子组件的面外对称弯振模态、纵杆面内弯振模态、横杆面内弯振模态为工作振动模态，并通过激发出三相模态的共振效应，在振子组件纵、横杆上的驱动足上分别合成出沿xOz、yOz面行进的椭圆轨迹，据此推动动子组件沿x、y向移动；所述的三相模态中，面外对称弯振模态实现动子组件与振子组件间的动态接触与分离，纵杆面内弯振模态和横杆面内弯振模态则分别用于推进动子组件沿x、y向滑移；

所述面外对称弯振模态振动是利用逆压电效应激发的，电机工作时，在面外弯振激励压电陶瓷施加简谐电压，激励振子组件两十字板中的横、纵杆按照面外对称弯振模态的振型进行运动，使纵杆、横杆总是朝相反方向振动，从而使纵杆、横杆的驱动足交替地与动子组件进行接触与分离；

所述纵杆面内弯振模态是利用逆压电效应激发的，电机工作时，在纵杆面内弯振激励压电陶瓷上施加简谐电压，使两纵杆在各自所处十字板面内沿x向做同相的弯曲振动，驱使纵杆驱动足推动动子组件沿x向移动；

所述横杆面内弯振模态是利用逆压电效应激发的，电机运行时，在横杆面内弯振激励压电陶瓷上施加简谐电压，使两横杆在各自所处十字板面内沿y向做同相的弯曲振动，驱使横杆驱动足推动动子组件沿y向移动。