[发明专利]一种直线压电马达

摘要

本发明涉及一种直线压电马达。包括驱动预紧机构、输出机构和轴承座；驱动预紧机构包括设于底座上的一对驱动振子，一对驱动振子上分别设有振子压电片；输出机构包括输出杆，输出杆的中部沿轴向设有中字形框架，中字形框架的两侧边杆均是振动片，振动片上设有振动压电片。本发明利用波形合成原理控制振动片和驱动振子的弯振模态，从而形成两者的协调动作，实现直线运动，且理论上不产生滑动摩擦力，能量损耗少，效率高。本发明的工作频率在2000Hz以上，输出速度高，且具有两种工作状态，可通过改变第一、第二驱动振子的高低电平配合实现低速大力矩输出和高速小力矩输出。

主权项

1.一种直线压电马达，其特征在于：包括驱动预紧机构、输出机构和轴承座（2）；所述驱动预紧机构包括一对驱动振子，一对驱动振子通过一对直立的燕尾座（4）对称设于底座（7）上，且可在底座（7）上调整位置，定位杆（10）贯穿连接着一对燕尾座（4）；一对驱动振子由第一驱动振子（61）和第二驱动振子（62）组成，第一驱动振子（61）上设有第三压电片（63），第二驱动振子（62）上设有第四压电片（64）；所述输出机构包括输出杆（1），输出杆（1）的中部沿轴向设有中字形框架；中字形框架的一侧边杆是第一振动片（51），第一振动片（51）上设有第一压电片（53），另一侧边杆是第二振动片（52），第二振动片（52）上设有第二压电片（54）；输出杆（1）的两侧分别通过直线轴承（3）和一对轴承座（2）的配合设于底座（7）的上方；所述一对轴承座（2）位于底座（7）的两侧；所述一对驱动振子垂直于输出杆（1）的中部，其中第一驱动振子（61）对应位于第一振动片（51）的外侧，第二驱动振子（62）对应位于第二振动片（52）的外侧；设振动片含压电片的一面为内侧，背面为外侧；设驱动振子含压电片的一面为左侧，背面为右侧；工作时，分别向第一压电片（53）、第二压电片（54）、第三压电片（63）和第四压电片（64）输入近似合成的方波信号，引发第一振动片（51）、第二振动片（52）和一对驱动振子的共振，使第一振动片（51）、第二振动片（52）和一对驱动振子均工作在谐振状态下；第一种工况时，按如下步骤完成一个动作周期：步骤（1）：第一压电片（53）、第二压电片（54）和第三压电片（63）、第四压电片（64）都施加正电平，第一振动片（51）、第二振动片（52）向外侧弯曲，一对驱动振子向右侧偏移；步骤（2）：第一压电片（53）、第二压电片（54）保持正电平，第三压电片（63）、第四压电片（64）施加负电平，第一振动片（51）、第二振动片（52）保持向外侧弯曲，一对驱动振子向左侧偏移推动输出机构向左运动；步骤（3）：第一压电片（53）、第二压电片（54）和第三压电片（63）、第四压电片（64）都施加负电平，第一振动片（51）、第二振动片（52）向内侧弯曲，一对驱动振子保持向左侧偏移；步骤（4）：第一压电片（53）、第二压电片（54）保持负电平，第三压电片（63）、第四压电片（64）施加正电平，第一振动片（51）、第二振动片（52）保持向内侧弯曲，一对驱动振子向右侧偏移；第一种工况实现了输出杆（1）驱动力矩大，运行速度慢的驱动方式；第二种工况时，按如下步骤完成一个动作周期：步骤（1）：第一压电片（53）施加负电平、第二压电片（54）施加正电平，第三压电片（63）施加负电平、第四压电片（64）施加正电平，第一振动片（51）向内侧弯曲、第二振动片（52）向外侧弯曲，第一驱动振子（61）向左侧偏移、第二驱动振子（62）向右侧偏移；步骤（2）：第一压电片（53）保持负电平、第二压电片（54）保持正电平，第三压电片（63）施加正电平、第四压电片（64）施加负电平；第一振动片（51）保持向内侧弯曲、第二振动片（52）保持向外侧弯曲，第一驱动振子（61）向右侧偏移、第二驱动振子（62）向左侧偏移推动输出机构向左运动；步骤（3）：第一压电片（53）施加正电平、第二压电片（54）施加负电平，第三压电片（63）保持正电平、第四压电片（64）保持负电平；第一振动片（51）向外侧弯曲、第二振动片（52）向内侧弯曲，第一驱动振子（61）保持向右侧偏移、第二驱动振子（62）保持向左侧偏移；步骤（4）：第一压电片（53）保持正电平、第二压电片（54）保持负电平，第三压电片（63）施加负电平、第四压电片（64）施加正电平；第一振动片（51）保持向外侧弯曲、第二振动片（52）保持向内侧弯曲，第一驱动振子（61）向左侧偏移推动输出机构向左运动、第二驱动振子（62）向右侧偏移；第二种工况实现了输出杆（1）驱动力矩小，运行速度快的驱动方式。