CN101902153B - 一种线性压电马达 - Google Patents

Abstract

一种线性压电马达，涉及一种马达。提供一种可提高压电马达的工作效率，降低工作驱动电压的线性压电马达。设有固定架、压电元件、摩擦副和摩擦副预紧件；压电元件设于固定架上，摩擦副设有主动摩擦件和被动摩擦件，主动摩擦件设于陶瓷压电元件上，被动摩擦件设于固定架上且与主动摩擦件摩擦配合；压电元件设有陶瓷基体和电极，陶瓷基体的形状为花键轴形状，花键轴形状的陶瓷基体设有至少4个齿槽，在每个齿槽中均设电极，所述摩擦副预紧件设于固定架上并压紧陶瓷压电元件。

Description

一种线性压电马达

技术领域

本发明涉及一种马达，尤其是涉及一种主要用于小型便携电子产品的微型化的压电陶瓷马达。

背景技术

压电马达作为一种全新的驱动器，以低速大转矩、大静态保持力矩、响应速度快、体积重量小、结构简单以及无电磁干扰等优点受到国内外的广泛关注，并在众多领域得到了应用。压电马达可以有直线输出或旋转输出，在现有的技术中的具有直线输出的压电马达中，一般都是在压电元件表面制作电极，这种结构虽易于制作和操作，但却存在着压电元件的工作效率较低，需要较大的工作驱动电压，不利于压电马达的推广应用。有关线性压电马达的技术已有一些报道：

公开号为CN101741277A的发明专利申请公开了一种直线型压电马达，包括有底座、定子和滑块，滑块的底部通过轴承支撑，定子为环形定子，包括有圆环金属块和圆环压电陶瓷，金属块上还设置有和滑块相抵的金属驱动角，压电陶瓷沿圆周等间隔地设置有4m个分区，m为正整数，每两个相邻的分区为一组电极且极化方向相同，相邻两组电极的极化方向相反，金属驱动角设置在任意一组电极上，压电陶瓷的所有分区的一半连接有激励电压，连接有激励电压的分区为沿压电陶瓷的圆周间隔设置。

公告号为CN201398155的实用新型专利提供了一种直线压电马达，包括定子组件和动子组件，定子组件由振动杆以及粘贴于振动杆两端的压电陶瓷块a和压电陶瓷块b构成；动子组件为一夹持在振动杆上的摩擦卡合构件；在压电陶瓷块a和压电陶瓷块b的两端分别涂覆有电极；定子组件与动子组件相互接触并可在一定推力下滑动。当对压电马达通入超声频率范围内一定的交变电压时，电机的定子产生超声振动，通过摩擦力驱动摩擦卡合构件20运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高压电马达的工作效率，降低工作驱动电压的线性压电马达。

本发明设有固定架、压电元件、摩擦副和摩擦副预紧件；压电元件设于固定架上，摩擦副设有主动摩擦件和被动摩擦件，主动摩擦件设于陶瓷压电元件上，被动摩擦件设于固定架上且与主动摩擦件摩擦配合；压电元件设有陶瓷基体和电极，陶瓷基体的形状为花键轴形状，花键轴形状的陶瓷基体设有至少4个齿槽，在每个齿槽中均设电极，所述摩擦副预紧件设于固定架上并压紧陶瓷压电元件。

所述固定架可设有底座和压板，底座上设有陶瓷压电元件支架，陶瓷压电元件支架用于支撑陶瓷压电元件，压板位于支架上方，压板用于压触陶瓷压电元件。

所述陶瓷基体的形状为花键轴形状可为圆柱式花键轴或棱柱式花键轴等几何形状的花键轴。

所述花键轴形状的陶瓷基体设有至少4n个齿槽，n为整数。

所述电极最好涂覆在齿槽内表面。

所述主动摩擦件可由滚珠、短圆棒等能与被动摩擦件进行微小面积接触的耐磨材料制成，主动摩擦件与所述陶瓷基体粘结。

所述被动摩擦件最好为滚针状摩擦件或平面杆状摩擦件，被动摩擦件通过滚珠轴承安装在设于底座上的限位槽中。所述滚珠轴承设有平行布置的2排滚珠，2排滚珠分别置于底座上所设的平行对称的滚珠槽中，每排滚珠设有至少3粒滚珠，2排滚珠的各粒滚珠均与滚针状摩擦件滚动摩擦配合。所述限位槽为径向限位槽，径向限位槽最好由前后2个同轴布置的圆弧形槽构成，径向限位槽用于被动摩擦件的径向限位和轴向直线移动。

所述摩擦副预紧件最好为弹簧片，弹簧片最好通过压板压紧所述陶瓷压电元件。

与现有技术比较，本发明将陶瓷基体的形状制为花键轴形状，将电极设于各齿槽中，这种结构的压电元件可以有效提高压电陶瓷的极化面积，进而提高压电马达的工作效率，在输出相同力量的情况下，可以使用较低的电压实现驱动。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1的结构分解示意图。

图3是本发明实施例1的压电元件的结构示意图(圆柱式，4个齿槽)。

图4是本发明实施例2的压电元件的结构示意图(圆柱式，8个齿槽)。

图5是本发明实施例3的压电元件的结构示意图(8棱柱式，4个齿槽)。

具体实施方式

实施例1

参见图1～3，本发明设有固定架(包括底座11和压板12)、压电元件2、摩擦副(包括主动摩擦件31和被动摩擦件32)和弹簧片4。

底座11上设有2块U字形的陶瓷压电元件支架111，陶瓷压电元件支架111夹持在陶瓷压电元件2的节点位置上，压板12位于陶瓷压电元件支架111上方，压板12压触陶瓷压电元件2并夹持在陶瓷压电元件2的节点位置上。弹簧片4一端固于底座11上，另一端压在压板12上，使压板12压紧陶瓷压电元件2。压电元件2设有陶瓷基体21和4个电极22，主动摩擦件31采用滚珠(也可为短圆棒等)，滚珠31与陶瓷基体21粘结。被动摩擦件32采用滚针状摩擦件(也可为平面杆状摩擦件)，被动摩擦件32通过滚珠轴承安装在设于底座11上的限位槽113中。滚珠轴承设有平行布置的2排滚珠，每排滚珠设有3粒滚珠5，2排滚珠分别置于底座11上所设的平行对称的滚珠槽112中，每粒滚珠5均与被动摩擦件32滚动摩擦配合，滚珠5可减小被动摩擦件32滑移时的摩擦力。

限位槽113由前后2个轴向布置的圆弧形槽构成，工作时，主动摩擦件31带动被动摩擦件32，被动摩擦件32在限位槽113中只作轴向直线移动。

陶瓷基体21的形状为圆柱式花键轴形状，陶瓷基体21设有4个齿槽211，在4个齿槽211中均设有电极22(构成二对电极)，各电极22是涂覆于齿槽211的内表面上。

对压电陶瓷马达进行极化时，在其中相对的一对电极通入高压直流电，另外一对电极接地，以此对马达进行极化。驱动压电陶瓷马达时，在其中一对电极上接入的激励信号为Vsinωt、-Vsinωt，另外一对电极接入Vcosωt、-Vcosωt，由此组成两对具有90°相位差的交流驱动信号。当电场方向与极化方向一致时，陶瓷沿极化方向伸长，同时陶瓷棒沿长度方向缩短，反之，陶瓷沿极化方向缩短，同时陶瓷棒沿长度方向伸长。由于输入的驱动电压信号是具有90°相位差的两组脉冲信号，所以陶瓷棒在正交的两个方向上产生交替的形变，最终使粘结在陶瓷基体上的主动摩擦件31做椭圆运动，驱动被动摩擦件32做直线运动。

本发明陶瓷基体21所设齿槽211的数量可根据需要变化，为4的整数倍数量均可。

实施例2

参见图4，与实施例1类似，区别仅在于：陶瓷压电元件2’的陶瓷基体21’上设有8个齿槽211’，在8个齿槽211’中均对称设有电极22’(构成四对电极)。标号31’为滚珠(主动摩擦件)。

实施例3

参见图5，与实施例1和2类似，区别仅在于：陶瓷压电元件2”的陶瓷基体21”为8棱柱式花键轴形状。在陶瓷基体21”的8个侧边上均设有齿槽211”，在8个齿槽211”中均对称设有电极22”(构成四对电极)。标号31”为滚珠(主动摩擦件)。

Claims (10)

1.一种线性压电马达，其特征在于设有固定架、压电元件、摩擦副和摩擦副预紧件；压电元件设于固定架上，摩擦副设有主动摩擦件和被动摩擦件，主动摩擦件设于陶瓷压电元件上，被动摩擦件设于固定架上且与主动摩擦件摩擦配合；压电元件设有陶瓷基体和电极，陶瓷基体的形状为花键轴形状，花键轴形状的陶瓷基体设有至少4个齿槽，在每个齿槽中均设电极，所述摩擦副预紧件设于固定架上，并压紧陶瓷压电元件。

2.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于固定架设有底座和压板，底座上设有陶瓷压电元件支架，陶瓷压电元件支架支撑陶瓷压电元件，压板位于陶瓷压电元件支架上方，压板压触陶瓷压电元件。

3.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于所述花键轴形状是圆柱式花键轴形状或棱柱式花键轴形状。

4.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于所述花键轴形状的陶瓷基体设有至少4n个齿槽，n为整数。

5.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于所述电极涂覆在齿槽内表面。

6.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于所述主动摩擦件采用滚珠或短圆棒，主动摩擦件与所述陶瓷基体粘结。

7.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于所述被动摩擦件为滚针状摩擦件或平面杆状摩擦件，被动摩擦件通过滚珠轴承安装在设于底座上的限位槽中。

8.如权利要求7所述的一种线性压电马达，其特征在于所述滚珠轴承设有平行布置的2排滚珠，2排滚珠分别置于底座上所设的平行对称的滚珠槽中，每排滚珠设有至少3粒滚珠，2排滚珠的各粒滚珠均与滚针状摩擦件滚动摩擦配合。

9.如权利要求7所述的一种线性压电马达，其特征在于所述限位槽为径向限位槽，径向限位槽由前后2个同轴布置的圆弧形槽构成。

10.如权利要求1所述的一种线性压电马达，其特征在于所述摩擦副预紧件为弹簧片。

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