專(zhuān)利名稱：正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用壓電效應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，特別涉及一種正方形振子面內(nèi)復(fù) 合模態(tài)直線超聲電機(jī)。
技術(shù)背景超聲電機(jī)是利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)的微電機(jī)。它一般由 振子、動(dòng)子(或轉(zhuǎn)子)及預(yù)壓緊機(jī)構(gòu)組成，其中振子通常由壓電陶瓷片或 壓電陶瓷片與金屬?gòu)椥泽w復(fù)合而成。常見(jiàn)的復(fù)合振動(dòng)模式的直線超聲電機(jī)皆利用矩形振子的第一階伸縮 振動(dòng)模態(tài)和第二階彎曲振動(dòng)模態(tài)，使其在突起物的端部的質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn) 動(dòng)，但利用第一階伸縮和第二階彎曲振動(dòng)模態(tài)的直線超聲電機(jī)，其矩形振 子結(jié)構(gòu)形狀必須滿足必要的尺寸條件，以使第一階伸縮振動(dòng)和第二階彎曲 振動(dòng)的頻率一致，增加了設(shè)計(jì)的難度，尤其在電機(jī)的結(jié)構(gòu)體積有嚴(yán)格要求 的場(chǎng)合，該電機(jī)的應(yīng)用也受到了限制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便 于安裝，工作可靠的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)。本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài) 直線超聲電機(jī)，其特征在于包括機(jī)架、動(dòng)子、振子和預(yù)緊機(jī)構(gòu)，機(jī)架內(nèi) 固定有滑座，動(dòng)子可移動(dòng)的安裝于滑座上，振子包括正方形的金屬?gòu)椥园濉?正方形的壓電陶瓷片和撥齒，金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善潭ㄟB接，在金屬 彈性板和壓電陶瓷片的側(cè)面的中間位置固定連接撥齒，撥齒與動(dòng)子接觸， 振子的頂面與預(yù)緊機(jī)構(gòu)接觸。所述金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善迟N固定，在金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善?的一個(gè)側(cè)面的中間位置粘貼固定撥齒。所述振子的金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善闹行拈_(kāi)有一個(gè)通孔。所述通孔為圓形或者正方形。所述動(dòng)子為直線滑軌。所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括預(yù)緊螺釘、擋板、兩個(gè)彈簧和調(diào)整塊，振子的頂 面與調(diào)整塊的底面接觸，調(diào)整塊的頂面有兩個(gè)柱體，兩個(gè)彈簧套于兩個(gè)柱 體，擋板蓋于彈簧上端，預(yù)緊螺釘安裝于機(jī)架的上蓋板并與擋板接觸。所述機(jī)架內(nèi)通過(guò)螺柱固定設(shè)有振子導(dǎo)向座，振子放置于振子導(dǎo)向座內(nèi)。所述壓電陶瓷片的上、下表面皆涂有供極化和激勵(lì)用的電極，上表面 的電極沿正方形的兩條中心線分為四個(gè)對(duì)稱的極化區(qū)，相鄰的兩個(gè)極化區(qū) 沿壓電陶瓷片厚度方向正向極化，另外兩個(gè)極化區(qū)沿壓電陶瓷片厚度方向 反向極化，下表面的電極不分區(qū)，下表面粘貼于金屬?gòu)椥园?。所述電極為鍍銀電極。所述四個(gè)極化區(qū)中，對(duì)角的兩個(gè)極化區(qū)連接sincot激勵(lì)信號(hào)線，另外 兩個(gè)極化區(qū)連接coscot激勵(lì)信號(hào)線，下表面連接公共地線。本發(fā)明正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)的工作原理如下 振子的撥齒與動(dòng)子接觸，通過(guò)預(yù)緊螺釘和彈簧調(diào)整預(yù)緊力。利用壓電陶瓷片的ck效應(yīng)，振子在相位差為90度的交變電流作用下分別激勵(lì)出振 子同頻或近頻、相位差為90度的彎彎復(fù)合振動(dòng)，彎彎復(fù)合振動(dòng)在撥齒微觀質(zhì)點(diǎn)處形成橢圓運(yùn)動(dòng)的軌跡，通過(guò)預(yù)緊螺釘和彈簧調(diào)整撥齒和動(dòng)子的接 觸預(yù)緊力，進(jìn)而使動(dòng)子在接觸預(yù)緊力作用下，依靠摩擦傳動(dòng)產(chǎn)生所需的直 線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變相位實(shí)現(xiàn)動(dòng)子的正反向運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)一、電機(jī)設(shè)計(jì)容易由于正方形振子X(jué)、 Y向的全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，繞X軸彎曲振動(dòng)和繞Y軸的彎曲振動(dòng)的頻率相同或相近，不需特殊的長(zhǎng)寬比以獲 取頻率的一致，僅通過(guò)改變正方形的壓電陶瓷片和正方形的金屬?gòu)椥园宓?邊長(zhǎng)或它們的厚度，容易使面內(nèi)彎彎振動(dòng)的共振頻率達(dá)到預(yù)期值，以便能 在預(yù)期頻率下同時(shí)產(chǎn)生彎彎共振；二、 電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、薄型、組裝方便，由于振子為金屬?gòu)椥园搴?壓電陶瓷片固定連接及撥齒，避免現(xiàn)有的單純壓電陶瓷振子脆裂的問(wèn)題， 工作可靠性增加。直接實(shí)現(xiàn)動(dòng)子的直線運(yùn)動(dòng)，使傳動(dòng)系統(tǒng)體積更小、正反 向運(yùn)動(dòng)切換靈活、性能一致，可廣泛應(yīng)用于儀器儀表、信息產(chǎn)業(yè)、國(guó)防及 醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。三、 振子的金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善闹行拈_(kāi)有一個(gè)通孔，以提高撥 齒振動(dòng)幅度，振動(dòng)效果更好，電機(jī)性能更佳。


圖1是本發(fā)明的一種正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu)示 意圖。圖2是圖1的A—A剖視圖。圖3是圖1的B—B剖視圖。圖4是圖1的振子的仰視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2和圖3所示的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 包括機(jī)架1、輸出力的動(dòng)子2、激勵(lì)超聲振動(dòng)的振子3和施加預(yù)壓力的預(yù) 緊機(jī)構(gòu)，動(dòng)子2為直線滑軌，機(jī)架l內(nèi)固定有滑座ll，動(dòng)子2可移動(dòng)的安 裝于滑座ll上，振子3包括正方形的金屬?gòu)椥园?0、正方形的壓電陶瓷 片31和撥齒32，金屬?gòu)椥园?0和壓電陶瓷片31粘貼固定，在金屬?gòu)椥?板30和壓電陶瓷片31的側(cè)面的中間位置粘貼固定撥齒32，撥齒32與動(dòng) 子2接觸，振子3的頂面與預(yù)緊機(jī)構(gòu)接觸。機(jī)架1內(nèi)通過(guò)螺柱8固定設(shè)有振子導(dǎo)向座9，振子3放置于振子導(dǎo)向座9內(nèi)。預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括預(yù)緊螺釘4、擋板5、兩個(gè)彈簧6和調(diào)整塊7，振子3 的頂面與調(diào)整塊7的底面接觸，調(diào)整塊7的頂面有兩個(gè)柱體70，兩個(gè)彈簧 6套于兩個(gè)柱體70，擋板5蓋于彈簧6上端，預(yù)緊螺釘4安裝于機(jī)架1的 上蓋板10并與擋板5接觸。振子3的金屬?gòu)椥园?0和壓電陶瓷片31的中心開(kāi)有一個(gè)圓形通孔33， 以提高撥齒32振動(dòng)幅度，振動(dòng)效果更好，電機(jī)性能更佳。壓電陶瓷片31的上、下表面皆涂有供極化和激勵(lì)用的鍍銀電極，上 表面的鍍銀電極沿正方形的兩條中心線分為四個(gè)對(duì)稱的極化區(qū)，相鄰的兩 個(gè)極化區(qū)沿壓電陶瓷片厚度方向正向極化，另外兩個(gè)極化區(qū)沿壓電陶瓷片 厚度方向反向極化，下表面的鍍銀電極不分區(qū)，下表面粘貼于金屬?gòu)椥园?30。四個(gè)極化區(qū)中，對(duì)角的兩個(gè)極化區(qū)連接sincot激勵(lì)信號(hào)線，另外兩個(gè) 極化區(qū)連接coscot激勵(lì)信號(hào)線，下表面連接公共地線。振子3的金屬?gòu)椥?板30和壓電陶瓷片31的中心開(kāi)有一個(gè)通孔33，振幅更大，振動(dòng)效果更好。本電機(jī)的工作原理振子3的撥齒32與動(dòng)子2接觸，通過(guò)預(yù)緊螺釘4 和彈簧6調(diào)整預(yù)緊力。利用壓電陶瓷片的du效應(yīng)，振子3在相位差為90 度的交變電流作用下分別激勵(lì)出振子3同頻或近頻、相位差為90度的彎 彎復(fù)合振動(dòng)，彎彎復(fù)合振動(dòng)在撥齒32微觀質(zhì)點(diǎn)處形成橢圓運(yùn)動(dòng)的軌跡， 通過(guò)預(yù)緊螺釘4和彈簧6調(diào)整撥齒32和動(dòng)子2的接觸預(yù)緊力，進(jìn)而使動(dòng) 子2在接觸預(yù)緊力作用下，依靠摩擦傳動(dòng)產(chǎn)生所需的直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變 相位實(shí)現(xiàn)動(dòng)子2的正反向運(yùn)動(dòng)。整機(jī)安裝時(shí)，先將動(dòng)子2安裝于機(jī)架1上，通過(guò)螺柱8將振子導(dǎo)向座 9固定于機(jī)架1上，將裝配好的振子3沿振子導(dǎo)向座9裝入，然后依次裝 入調(diào)整塊7、彈簧6、擋板5和預(yù)緊螺釘4，通過(guò)預(yù)緊螺釘4施加預(yù)緊力， 當(dāng)接線端子接入適當(dāng)?shù)耐饧?lì)信號(hào)源，即可使振子3正常工作。上述具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn)行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等 效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)，其特征在于包括機(jī)架、動(dòng)子、振子和預(yù)緊機(jī)構(gòu)，機(jī)架內(nèi)固定有滑座，動(dòng)子可移動(dòng)的安裝于滑座上，振子包括正方形的金屬?gòu)椥园濉⒄叫蔚膲弘娞沾善蛽荦X，金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善潭ㄟB接，在金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善膫?cè)面的中間位置固定連接撥齒，撥齒與動(dòng)子接觸，振子的頂面與預(yù)緊機(jī)構(gòu)接觸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 其特征在于所述金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善迟N固定，在金屬?gòu)椥园搴蛪?電陶瓷片的一個(gè)側(cè)面的中間位置粘貼固定撥齒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)縱彎復(fù)合模態(tài)薄型直線超聲電機(jī)，其 特征在于所述振子的金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善闹行拈_(kāi)有一個(gè)通孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的面內(nèi)縱彎復(fù)合模態(tài)薄型直線超聲電機(jī)，其 特征在于所述通孔為圓形或者正方形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 其特征在于所述動(dòng)子為直線滑軌。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 其特征在于所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括預(yù)緊螺釘、擋板、兩個(gè)彈簧和調(diào)整塊， 振子的頂面與調(diào)整塊的底面接觸，調(diào)整塊的頂面有兩個(gè)柱體，兩個(gè)彈簧套 于兩個(gè)柱體，擋板蓋于彈簧上端，預(yù)緊螺釘安裝于機(jī)架的上蓋板并與擋板 接觸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)，其特征在于所述機(jī)架內(nèi)通過(guò)螺柱固定設(shè)有振子導(dǎo)向座，振子放置于振子 導(dǎo)向座內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 其特征在于所述壓電陶瓷片的上、下表面皆涂有供極化和激勵(lì)用的電極，上表面的電極沿正方形的兩條中心線分為四個(gè)對(duì)稱的極化區(qū)，相鄰的兩個(gè) 極化區(qū)沿壓電陶瓷片厚度方向正向極化，另外兩個(gè)極化區(qū)沿壓電陶瓷片厚 度方向反向極化，下表面的電極不分區(qū)，下表面粘貼于金屬?gòu)椥园濉?br> 9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 其特征在于所述電極為鍍銀電極。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)， 其特征在于所述四個(gè)極化區(qū)中，對(duì)角的兩個(gè)極化區(qū)連接si!KDt激勵(lì)信號(hào) 線，另外兩個(gè)極化區(qū)連接coscot激勵(lì)信號(hào)線，下表面連接公共地線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種正方形振子面內(nèi)復(fù)合模態(tài)直線超聲電機(jī)，包括機(jī)架、動(dòng)子、振子和預(yù)緊機(jī)構(gòu)，機(jī)架內(nèi)固定有滑座，動(dòng)子可移動(dòng)的安裝于滑座上，振子包括正方形的金屬?gòu)椥园濉⒄叫蔚膲弘娞沾善蛽荦X，金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善潭ㄟB接，在金屬?gòu)椥园搴蛪弘娞沾善膫?cè)面的中間位置固定連接撥齒，撥齒與動(dòng)子接觸，振子的頂面與預(yù)緊機(jī)構(gòu)接觸。本電機(jī)設(shè)計(jì)容易容易使面內(nèi)彎彎振動(dòng)的共振頻率達(dá)到預(yù)期值，以便能在預(yù)期頻率下同時(shí)產(chǎn)生彎彎共振；本電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、薄型、組裝方便，工作可靠。
文檔編號(hào)H02N2/04GK101272108SQ20081002787
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者張鐵民 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)