[发明专利]一种叠加型纵振模态旋转压电马达

说明书

本发明涉及一种叠加型纵振模态旋转压电马达，属于压电驱动技术领域。本发明包括螺柱、后盖板、压电陶瓷片、电极片、模态转换器、下端弹簧、锥形转子、上端弹簧、螺母。所述后盖板、压电陶瓷片、电极片、模态转换器构成所述旋转压电马达的定子组件；所述锥形转子为旋转压电马达的转子部分。所述上端弹簧、下端弹簧和螺母构成压电马达转子和定子组件的正压预紧力调整机构。本发明通过叠加两组压电陶瓷片的纵向振动模态来带动模态转换器倾斜，进而在摩擦力的作用下驱动锥形转子旋转。本发明具有结构紧凑，驱动效率高，便于微型化等特点。

技术领域

本发明涉及压电驱动技术领域，特别涉及一种叠加型纵振模态旋转压电马达。

背景技术

压电式微动机构已经在微量给进、光纤对接和工业机器人等领域广泛应用，压电材料同时也是智能材料中最常用的驱动元件材料，具有良好的动态特性和高分辨率。随着压电技术的发展以及应用，压电技术广泛应用于机器人、医疗及航空航天领域，形成了一种独特的体系。为了适应现代电子技术对马达微小化的要求，压电马达问世，压电马达的优点突出：不需要润滑，没有齿轮箱，结构紧凑；同时也具有体积小、响应快、精度高和无磁场干扰等特点。由于没有皮带和齿轮，并可由微型计算机控制，压电马达的可控性增大。

在公开号为CN203261258U，发明名称为《一种单信号驱动旋转超声电机》的专利文献中，公开了一种利用条状驱动齿将夹心式振子产生的纵向振动转换为驱动齿顶部质点的椭圆振动，进而利用摩擦力驱动转子旋转的超声电机。该发明结构简单，装配容易，但驱动齿加工精度要求高，生产成本高，对该超声电机的推广和应用造成了一定阻碍。本发明利用具有旋转对称齿的模态转换器，借助于摩擦力驱动锥形转子，降低了压电马达各零件的加工精度，提高了压电马达的机械性能。

在公开号为CN102005965A，发明名称为《一种单相电源驱动的超声波电机》的专利文献中，公开了一种向设置于空心金属直管外侧横截面上的两片弛豫铁电单晶压电片施加单向交流电，可以同时激发出定子沿X轴和Y轴两个一阶弯曲振动，进而利用摩擦力驱动转子旋转的超声波电机。这种电机结构简单，但推力有限，且不可避免因超负荷引起滑动，若预压力小则摩擦结合面有可能产生滑动摩擦，若预压力过大引起塑性变形，则难以实现正确驱动，并且还容易产生磨损问题。本发明采用锥形结构的转子，可以有效减少定子组件和转子之间的滑动摩擦。

压电马达的电气参数和机械参数优秀，某些特性优于最好的传统电磁式马达，但是也存在输出力小、结构复杂等一些局限性，部分旋转压电马达的定子与转子的预压力无法有效调整，导致无法有效调节摩擦力，本发明利用弹簧与螺母有效准确地调整正压预紧力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠加型纵振模态旋转压电马达，从而解决现在技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种叠加型纵振模态旋转压电马达，主要包括定子组件和转子，其特征在于：所述定子组件包括后盖板1、压电陶瓷片2、电极片9、带旋转齿的模态转换器3；所述转子为锥形转子4，在锥形转子4的外弧面粘接有摩擦层，与前述模态转换器3上部的旋转齿接触后产生摩擦耦合。所述的定子部分与转子通过螺柱7连接，同时定子组件也是压电马达的能量转换部分，将电能转换为定子部分的振动能量。

所述的模态转换器3为一体化结构，包括下端的四棱柱部分和上端的旋转齿部分，所述的旋转齿分别分布在四棱柱上端面四条边的中点，所述旋转齿的数量为4个。所述旋转齿设置为梯形结构的目的是为了增加旋转齿的斜面和锥形转子的外弧面之间摩擦结合面的面积，保证压电马达位移输出的大步距。

所述锥形转子4的外弧面与锥形转子4轴线形成30°～60°的夹角，和模态转换器3上端旋转齿的斜面与模态转换器3轴线形成的夹角大小一致。

所述锥形转子4采用锥形结构的转子可以减少旋转齿齿斜面和转子锥形外弧面之间的滑动摩擦，降低转子和旋转齿发生的弹性形变量，有效延缓磨损问题的出现。