[发明专利]一种减摩并模态驱动的斜动子塔形压电电机的驱动方式

摘要

一种减摩并模态驱动的斜动子塔形压电电机及其驱动方式，属于压电电机类。该电机由塔形定子和一倾斜动子组成。所述定子整体呈塔形，包括塔形金属体和三相共十片压电陶瓷两部分，其中塔形金属体由一个驱动足、一个柔性放大圆孔和两个矩形柱构成，三相共十片压电陶瓷对称地粘贴在塔形金属体的外表面。所述倾斜动子为一倾斜安装的直线导轨，由预压力压在塔形定子的驱动足上。该电机设计有共振和非共振两种驱动方式。在共振驱动方式，塔形定子在减摩并模态驱动下推动导轨正反向运动；在非共振驱动方式，塔形定子在减摩并强迫振动的驱动下推动导轨正反向运动。相对现有压电电机，该电机不但能够有效提高输出功率，而且驱动频带宽、工作可靠。

主权项

一种减摩并模态驱动的斜动子塔形压电电机的驱动方式，所述塔形电机由塔形定子（1）和倾斜动子（2）构成，其中倾斜动子（2）为一倾斜安装角（5）为θ度的直线导轨，所述减摩并模态驱动的斜动子塔形压电电机的导轨倾斜安装角θ的设计原则如下，模态振幅沿定子与导轨接触界面的法向分量要大于定子与导轨接触界面的粗糙度Ra；即设定子的x－z面内对称振动模态（25）的振幅为U，则此振动模态垂直于导轨的法向振动分量为：Uf=Ucosθ；设定子的y－z面内二阶弯曲振动模态（26）的振幅为V，则此振动模态垂直于导轨的法向振动分量为：Vf=Vsinθ；要使定子有效地驱动导轨，必须满足以下条件：Ucosθ>Ra，Vsinθ>Ra ；所述导轨倾斜安装角θ（5）的选择范围为arcsin(Ra/V)<θ<arccos(Ra/U)，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（6）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（6）、一个柔性放大圆孔（7）、左矩形柱（8）和右矩形柱（9）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，这些压电陶瓷沿厚度方向极化，利用逆压电d31效应激发塔形定子（1）的振动；三相共十片压电陶瓷（4）包括A相（21）、B相（22）和C相（23）共三相压电陶瓷，其中塔形定子（1）的A相（21）和B相（22）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（23）用于减摩驱动，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，其特征在于：在共振驱动方式下的接线方式与在非共振驱动方式下的接线方式相同，其接线方式如下，塔形金属体（3）用于接地（24）；由分别贴在左矩形柱（8）侧面和右矩形柱（9）侧面的共两片压电陶瓷相互连接构成电机的A相（21），所述两片压电陶瓷分别为第一压电陶瓷（10）和第二压电陶瓷（11）；由分别贴在左矩形柱（8）和右矩形柱（9）前、后表面的共四片压电陶瓷相互连接构成电机的B相（22），所述四片压电陶瓷分别为第三压电陶瓷（12）、第四压电陶瓷（13）、第五压电陶瓷（14）和第六压电陶瓷（15）；由分别贴在驱动足（6）下方前、后、左、右表面的共四片压电陶瓷相互连接构成电机的C相（23），所述四片压电陶瓷分别为第七压电陶瓷（16）、第八压电陶瓷（17）、第九压电陶瓷（18）和第十压电陶瓷（19）；压电陶瓷的极化方向（20）为沿压电陶瓷的厚度方向进行极化，电机的A相（21）和B相（22）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，电机的C相（23）用于减摩驱动。