[发明专利]叠层八杆型压电定子推动的直线电机及运行方式

权利要求书

1.一种叠层八杆型压电定子推动的直线电机，包括定子组件（1）、定位平台（2）和支座组件（3），其特征在于：所述的定子组件（1）连接支座组件（3）并介于定位平台（2）之内，所述的定位平台（2）连接定子组件（1）和支座组件（3），并且与支座组件（3）之间形成移动副，所述定子组件（1）包括定子基体（11）、压电陶瓷片（12）、驱动足（13），所述定子基体（11）包括矩形块（111）及位于矩形块（111）前后表面四个边角处的八根方形杆体（112），所述矩形块（111）与方形杆体（112）为一体化结构，，其中处于矩形块（111）上部位置的四根方形杆体（112）构成上层体，处于矩形块（111）下部位置的四根方形杆体（112）构成下层体，在矩形块（111）上表面中心处钻出通孔，以供定子基体（11）采用螺钉穿过该孔安装在支座组件（3）上，方形杆体（112）与矩形块（111）连接端设有沟槽，且各方形杆体（112）中心处均钻孔，旨在减小方形杆体（112）的刚度以增大定子工作模态振动的振幅；所述压电陶瓷片（12）为矩形薄板状，粘贴在方形杆体（112）沿长度方向同一位置处的四周且分为两组，其中粘贴在方形杆体（112）上、下表面的压电陶瓷片（12）为双夹钳弯振激励陶瓷，粘贴在方形杆体（112）侧面的压电陶瓷片（12）为双重积分符弯振激励陶瓷，所述驱动足（13）呈长方体状，配置在定子基体（11）上、下表面的杆端位置。

2.根据权利要求1所述的叠层八杆型压电定子推动的直线电机，其特征在于：所述定位平台（2）包括下层板（21）、上层板（11）和四根立柱（23），所述下层板（21）与上层板（22）均为矩形板且外围尺寸相同，下层板（21）中部开设方槽，所述立柱（23）呈方条状，其一端通过平台螺钉（24）与下层板（21）紧固，另一端通过平台螺钉（24）固定在上层板（22）上，并且在立柱（23）与上层板（22）连接间压入了弹性垫片（25）；所述支座组件（3）包括底板（31）、导轨条（32），在底板（31）的中心位置安装了凸台（311），在凸台（311）上制出螺纹孔，导轨条（32）的截面呈“凹”入状，两导轨条（32）均通过螺钉（34）紧固在底板（31）上，且导轨条（32）与底板（31）连接处设有导轨弹性垫片（35），两个导轨条（32）相互平行且其凹槽相对，所述底板（31）的四个边角处设有安装螺钉（33）；所述定位平台（2）的下层板（21）连接支座组件（3）的导轨条（32），并构成移动副；所述定子组件（1）介于下层板（21）与上层板（22）之间，并通过螺钉连接在支座组件（3）上的凸台（311）上；定子组件（1）上层体上的四个驱动足（13）连接上层板（22）的下表面，下层体上的四个驱动足（13）连接下层板（21）的上表面；通过调整弹性垫片（25）的压紧程度可调节定位平台（2）与定子组件（1）之间的预压力。

3.根据权利要求1或2所述的叠层八杆型压电定子推动的直线电机，其特征在于：电机工作模态包括定子组件的双重积分符形模态和双夹钳形模态，所述的双重积分符形模态指定子的振动仅发生在上层体、下层体所处平面内，并且各层体的两竖杆弯曲形态完全一致；所述双夹钳形模态是指定子的振动发生在两层体所处平面之外，并且两层体结构各竖杆的上、下部分的弯曲形态正好相反，其中双夹钳形模态用以实现驱动足（13）交替的保持与定位平台（2）的接触或分离，双重积分符形模态用以实现驱动足（13）交替的推动定位平台（2）移动。

4.根据权利要求1或2所述的叠层八杆型压电定子推动的直线电机，其运行方式为：基于压电陶瓷片（12）的逆压电效应激发出定子组件（1）特定的双重积分符形模态和双夹钳形模态，进而利用定子组件（1）特定的双重积分符形模态和双夹钳形模态推动定位平台（2）运行；当分别对双重积分符弯振激励陶瓷、双夹钳弯振激励陶瓷施加等幅、同频并且时间相位差相差90^o的两相交流电功率信号对两相工作模态进行激励时，将在定子组件（1）上同时激发出双重积分符形模态振动、双夹钳形模态振动两相弹性振动，两相弹性振动的线性叠加使方形杆体（112）端部的驱动足（13）上的质点产生椭圆运动轨迹，叠层八杆型压电定子利用该椭圆运动，并借助驱动足（13）与定位平台（2）之间的摩擦耦合过程，推动定位平台（2）作直线运动；当施加在双重积分符弯振激励陶瓷、双夹钳弯振激励陶瓷上的电功率信号之间的相位差变为-90^o时，驱动足（13）的质点椭圆运动轨迹方向发生改变，从而使定位平台（2）作反方向的直线运动。