CN110048636B - 基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器及其使用方法 - Google Patents

基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器及其使用方法，该压电超声驱动器包括水平设置的底座、两个调节座、定子机构和转子，定子机构包括两个所述纵振夹心换能器，两个纵振夹心换能器关于法兰轴的轴线呈旋转对称布设，纵振夹心换能器的驱动足与转子接触点的切线方向与纵振夹心换能器的伸缩方向之间的夹角小于90度；该使用方法包括以下步骤：一、压电超声驱动器的装配与调节；二、纵振夹心换能器施加正弦激励电压及转子转动。本发明结构简单，实现单模态驱动，主要用于解决纵振弯振、纵振扭振等复合模态的压电超声驱动器需要模态简并、结构设计复杂、难以实现批量生产等问题。

Description

基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器及其使用方法
技术领域
本发明属于压电超声驱动器技术领域，具体涉及一种基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器。
背景技术
压电超声驱动器是一种利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能的新型驱动器。其定子通常是由压电陶瓷和金属弹性体组成的复合弹性体，通过给压电陶瓷施加超声频率的交流电压实现定子弹性体中同频机械振动，进而在定子驱动区域内质点形成具有驱动作用的运动轨迹，进一步通过定子和转子之间的摩擦耦合，实现转子宏观运动的输出。其具有结构简单、设计灵活、低速大转矩(推力)、力矩密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰等优点。
压电超声驱动器按照压电陶瓷片的布置方式可以分为夹心式和贴片式两种，夹心式压电陶瓷片的压电超声驱动器相对于贴片式压电陶瓷片的压电超声驱动器具有推力大、输出速度快等特点。在实际设计应用中，夹心式压电陶瓷片的压电超声驱动器多采用纵振弯振复合、纵振扭振复合等复合模态来实现驱动，因此设计时多模态之间需要进行模态简并，这增加了压电驱动器结构设计的复杂度，不便于批量生产制造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其结构简单，设计合理且可靠性高，仅设置纵振夹心换能器，实现单模态驱动，主要用于解决纵振弯振、纵振扭振等复合模态的压电超声驱动器需要模态简并、结构设计复杂、难以实现批量生产等问题，实用性强。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：包括水平设置的底座、两个对称安装在底座上且沿底座宽度方向布设的调节座、安装在调节座上的定子机构和安装在所述底座上且位于两个调节座之间的转子，所述底座上设置有供转子安装的法兰轴，所述定子机构包括两个纵振夹心换能器，两个所述纵振夹心换能器关于法兰轴的轴线呈旋转对称布设；
所述调节座能沿底座长度方向靠近或者远离转子方向移动，所述调节座上设置有供纵振夹心换能器安装且能沿调节座长度方向移动的换能器固定座，两个所述纵振夹心换能器的驱动足与转子的外表面紧密接触，所述纵振夹心换能器的驱动足与转子接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器的伸缩方向之间的夹角小于90度。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：所述底座上设置有供调节座向靠近或者远离转子方向移动的第一T型凹槽；
所述调节座上设置有供换能器固定座沿调节座长度方向移动的第二T 型凹槽。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：两个所述纵振夹心换能器的结构相同，所述纵振夹心换能器包括后基体、套设在后基体上的绝缘套、多片套设在绝缘套外的压电陶瓷和安装在后基体端部且位于压电陶瓷一侧的变幅杆，所述后基体与压电陶瓷之间、相邻两片压电陶瓷之间以及压电陶瓷与变幅杆之间均设置有电极片，相邻两片压电陶瓷的极化方向相反。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：所述后基体包括后端盖、设置在所述后端盖远离驱动足的一端的柔性铰链和设置在所述后端盖靠近驱动足的一端的螺杆，所述绝缘套套装在螺杆上，所述变幅杆螺纹安装在螺杆端部且位于压电陶瓷一侧，所述驱动足位于变幅杆远离螺杆的端部，所述柔性铰链的数量为两个，两个所述柔性铰链对称设置在所述后端盖的两侧，所述柔性铰链上设置有安装板，所述螺杆的横截面小于后端盖的横截面。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：所述法兰轴设置为空心轴，所述法兰轴的端部与转子为轴孔过盈配合连接。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：所述换能器固定座包括水平安装在调节座上的水平板和对称设置在所述水平板两端的竖直板，两个竖直板之间设置有供纵振夹心换能器安装的间隙。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器，其特征在于：所述纵振夹心换能器和所述竖直板通过螺钉固定连接，所述螺钉的螺钉帽与纵振夹心换能器接触面间套设有碟簧。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、压电超声驱动器的装配与调节：
步骤101、在底座的两端分别安装调节座，在调节座上安装换能器固定座，并在换能器固定座上安装纵振夹心式换能器；
步骤102、调节调节座沿底座长度方向移动，调节换能器固定座沿调节座长度方向移动，以使两个纵振夹心式换能器的驱动足与转子的外表面接触；
步骤103、通过调节纵振夹心式换能器与换能器固定座之间的螺钉，以调节驱动足与转子接触面之间的预紧力，确保纵振夹心式换能器收缩状态时，驱动足脱离转子外表面；其中，两个所述纵振夹心换能器关于法兰轴的轴线呈旋转对称布设，所述纵振夹心换能器的驱动足与转子接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器的伸缩方向之间的夹角小于90度；
步骤二、纵振夹心换能器施加正弦激励电压及转子转动：
步骤201、给纵振夹心式换能器中压电陶瓷施加正弦激励电压，压电陶瓷沿底座长度方向伸缩，压电陶瓷的伸缩传递至驱动足，驱动足驱动转子旋转，具体过程如下：
当给纵振夹心式换能器中压电陶瓷施加正向电压，纵振夹心式换能器沿底座长度方向纵向伸长，纵振夹心式换能器的驱动足产生的推力分解为沿接触点的切线方向的驱动力和垂直于切线方向的压力，沿切线方向的驱动力驱动转子顺时针旋转，垂直于切线方向的压力控制转子的摩擦力；
当给纵振夹心式换能器中压电陶瓷施加负向电压，纵振夹心式换能器沿底座长度方向纵向收缩，纵振夹心式换能器的驱动足产生的反向推力带动转子顺时针减速运动，且在转子减速到速度为零后开始逆时针旋转。
上述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：所述正弦激励电压V(t)为V(t)＝Vrsin(2πft)，正弦激励电压V(t)的单位为V；其中，Vr表示电压有效值，单位为V；f表示频率，单位为Hz，t表示时间，单位为s，f的取值范围为大于20kHz，Vr的取值范围为 10V≤Vr≤200V。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明所采用的调节座和换能器固定座结构简单、设计合理且调节便捷，实现纵振夹心换能器和转子的相对位置的调节，进而实现转子的力矩和转速的灵活改变。
2、本发明所采用的定子机构包括两个旋转对称布设的纵振夹心换能器，利用两个纵振夹心换能器对转子进行同步驱动，使得转子和法兰轴受力对称，不仅能增大压电超声驱动器的驱动力矩，又能避免法兰轴单侧受力产生弯曲变形。
3、本发明所采用的纵振夹心换能器的驱动足与转子接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器的伸缩方向之间的夹角小于90度，是为了当纵振夹心式换能器沿底座长度方向伸缩时，便于将纵振夹心式换能器的驱动足产生的推力分解为沿接触点的切线方向的驱动力和垂直于切线方向的压力这两个分力，沿切线方向的驱动力使得转子与驱动足的接触面间产生相对运动，从而产生切线方向的摩擦力驱动转子转动，垂直于切线方向的压力控制着摩擦力的大小。
4、本发明所采用的纵振夹心换能器，仅利用夹心换能器的纵振，未包括夹心换能器的扭振和弯振等模态，这样无需模态简并，易于调节压电超声驱动器的尺寸实现工业化。
5、本发明所采用的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，步骤简单，设计合理，且调节便捷，投入成本低。
6、本发明所采用的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，首先进行压电超声驱动器的装配与调节，调节纵振夹心式换能器的驱动足与转子接触面之间的预紧力；之后，给纵振夹心式换能器施加正弦激励电压，驱动转子转动，实现压电超声驱动器的单模态驱动。
综上所述，本发明结构简单，设计合理且可靠性高，仅设置纵振夹心换能器，实现单模态驱动，主要用于解决纵振弯振、纵振扭振等复合模态的压电超声驱动器需要模态简并、结构设计复杂、难以实现批量生产等问题，实用性强。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的结构示意图。
图2为本发明纵振夹心换能器的结构示意图。
图3为本发明后基体、绝缘套和压电陶瓷的结构示意图。
图4为图1的俯视图。
图5为基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法的流程框图。
附图标记说明:
1—底座； 1-1—第一T型凹槽； 2—调节座；
2-1—第二T型凹槽； 3—转子； 4—法兰轴；
5—纵振夹心换能器； 5-1—后基体； 5-1-1—安装板；
5-1-2—柔性铰链； 5-1-3—螺杆； 5-1-4—后端盖；
5-2—压电陶瓷； 5-3—绝缘套； 5-4—变幅杆；
5-4-1—驱动足； 5-5—电极片； 5-5-1—负电极片；
5-5-2—正电极片； 6—换能器固定座； 6-1—水平板；
6-2—竖直板； 7—碟簧； 7-1—螺钉。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括水平设置的底座1、两个对称安装在底座1上且沿底座1宽度方向布设的调节座2、安装在调节座2上的定子机构和安装在所述底座1上且位于两个调节座2之间的转子3，所述底座1上设置有供转子3安装的法兰轴4，所述定子机构包括两个纵振夹心换能器5，两个所述纵振夹心换能器5关于法兰轴4的轴线呈旋转对称布设；
所述调节座2能沿底座1长度方向靠近或者远离转子3方向移动，所述调节座2上设置有供纵振夹心换能器5安装且能沿调节座2长度方向移动的换能器固定座6，两个所述纵振夹心换能器5的驱动足5-4-1与转子3的外表面紧密接触，所述纵振夹心换能器5的驱动足5-4-1与转子3接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器5的伸缩方向之间的夹角小于90度。
本实施例中，所述底座1上设置有供调节座2向靠近或者远离转子3方向移动的第一T型凹槽1-1；
所述调节座2上设置有供换能器固定座6沿调节座2长度方向移动的第二T型凹槽2-1。
如图2和图3所示，本实施例中，两个所述纵振夹心换能器5的结构相同，所述纵振夹心换能器5包括后基体5-1、套设在后基体5-1上的绝缘套 5-3、多片套设在绝缘套5-3外的压电陶瓷5-2和安装在后基体5-1端部且位于压电陶瓷5-2一侧的变幅杆5-4，所述后基体5-1与压电陶瓷5-2之间、相邻两片压电陶瓷5-2之间以及压电陶瓷5-2与变幅杆5-4之间均设置有电极片5-5，相邻两片压电陶瓷5-2的极化方向相反。
如图3所示，本实施例中，所述后基体5-1包括后端盖5-1-4、设置在所述后端盖5-1-4远离驱动足5-4-1的一端的柔性铰链5-1-2和设置在所述后端盖5-1-4靠近驱动足5-4-1的一端的螺杆5-1-3，所述绝缘套5-3套装在螺杆5-1-3上，所述变幅杆5-4螺纹安装在螺杆5-1-3端部且位于压电陶瓷5-2一侧，所述驱动足5-4-1位于变幅杆5-4远离螺杆5-1-3的端部，所述柔性铰链5-1-2的数量为两个，两个所述柔性铰链5-1-2对称设置在所述后端盖5-1-4的两侧，所述柔性铰链5-1-2上设置有安装板5-1-1，所述螺杆5-1-3的横截面小于后端盖5-1-4的横截面。
本实施例中，所述法兰轴4设置为空心轴，所述法兰轴4的端部与转子 3为轴孔过盈配合连接。
如图4所示，本实施例中，所述换能器固定座6包括水平安装在调节座 2上的水平板6-1和对称设置在所述水平板6-1两端的竖直板6-2，两个竖直板6-2之间设置有供纵振夹心换能器5安装的间隙。
本实施例中，具体实施时，所述安装板5-1-1和所述竖直板6-2通过螺钉7-1固定连接，所述螺钉7-1的螺钉帽与安装板5-1-1接触面间套设有碟簧7。
本实施例中，所述调节座2能沿底座1长度方向向靠近或者远离转子 3方向移动，是为了调节座2沿底座1的长度方向移动的过程中带动纵振夹心换能器5沿底座1长度方向向靠近或者远离转子3方向移动，设置换能器固定座6能沿调节座2长度方向移动，是为了换能器固定座6沿调节座2长度方向移动的过程中，带动纵振夹心换能器5沿底座1宽度方向向靠近或者远离转子3方向移动，进而改变纵振夹心换能器5和转子3的相对位置，实现转子3的力矩和转速的灵活改变。
本实施例中，设置两个旋转对称布设的纵振夹心换能器5，是为了利用两个纵振夹心换能器5对转子3进行同步驱动，使得转子3和法兰轴4 受力对称，不仅能增大压电超声驱动器的驱动力矩，又能避免法兰轴4单侧受力产生弯曲变形。
本实施例中，设置纵振夹心换能器5的驱动足5-4-1与转子3接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器5的伸缩方向之间的夹角小于90度，是为了当纵振夹心式换能器5沿底座1长度方向伸缩时，便于将纵振夹心式换能器5的驱动足5-4-1产生的推力分解为沿接触点的切线方向的驱动力和垂直于切线方向的压力这两个分力，沿切线方向的驱动力使得转子3 与驱动足5-4-1的接触面间产生相对运动，从而产生切线方向的摩擦力驱动转子3转动，垂直于切线方向的压力控制着摩擦力的大小。
本实施例中，设置纵振夹心换能器5，仅利用夹心换能器的纵振，未包括夹心换能器的扭振和弯振，这样无需模态简并，易于调节压电超声驱动器的尺寸实现工业化。
本实施例中，所述第一T型凹槽1-1的数量为四个，四个所述第一T 型凹槽1-1设置在底座1的四角。
本实施例中，第一T型凹槽1-1的设置，第一，是为了便于调节座2 的安装，且调节座2的两端均安装在第一T型凹槽1-1内，从而对调节座 2的两端进行限位，确保调节座2安装准确；第二，是为了调节座2能沿底座1的长度方向移动，从而使纵振夹心换能器5沿底座1长度方向向靠近或者远离转子3方向移动。
本实施例中，第二T型凹槽2-1的设置，是为了供换能器固定座6的底部卡装而对换能器固定座6的安装位置进行限位，便于换能器固定座6 的安装；且便于供换能器固定座6沿调节座2长度方向移动，从而实现纵振夹心换能器5沿底座1宽度方向向靠近或者远离转子3方向移动。
本实施例中，所述电极片5-5包括负电极片5-5-1和正电极片5-5-2，相邻两个负电极片5-5-1之间设置有正电极片5-5-2，所述负电极片5-5-1 与供电电源负极连接，所述正电极片5-5-2与供电电源正极连接，所述负电极片5-5-1的数量大于正电极片5-5-2的数量。
本实施例中，设置负电极片5-5-1和正电极片5-5-2且相邻两个负电极片5-5-1之间设置有正电极片5-5-2，是为了给压电陶瓷5-2施加正向或者反向电压，实现压电陶瓷5-2的交替伸缩，进而使得纵振夹心换能器 5能沿底座1长度方向纵向伸长或者缩短，来达到驱动转子3旋转的目的。
本实施例中，所述变幅杆5-4由后基体5-1端部向驱动足5-4-1横截面逐渐减少，所述驱动足5-4-1的外表面呈弧形。
本实施例中，所述变幅杆5-4和驱动足5-4-1一体成型，减少纵向伸缩能量损失，且加工制作便捷。
本实施例中，变幅杆5-4由后基体5-1端部向驱动足5-4-1横截面逐渐减少，第一是为了便于变幅杆5-4端部的驱动足5-4-1能与转子3的外表面接触，从而给变幅杆5-4的纵向伸缩提供预留空间；第二，是为了将纵振的振幅放大。
本实施例中，设置驱动足5-4-1的外表面呈弧形，是为了保证驱动足 5-4-1和转子3进行平滑接触，并进行沿接触点的切线方向的驱动力和垂直于切线方向的压力分解，便于沿切线方向的驱动力使得转子3与驱动足 5-4-1的接触面间产生相对运动，从而产生切线方向的摩擦力驱动转子3 转动，提高了转子3旋转的稳定性。
本实施例中，压电陶瓷5-2，是为了当对压电陶瓷5-2施加正向或者反向电压，基于逆压电效应，压电陶瓷5-2就会时而变薄时而变厚，产生纵向振动，进而将纵向振动传递至驱动足5-4-1，实现对转子3的驱动。
本实施例中，绝缘套5-3的设置，是为了避免后基体5-1和压电陶瓷 5-2与电极片5-5导电。
本实施例中，设置安装板5-1-1，是为了与所述竖直板6-2固定连接，实现对纵振夹心换能器5的固定。
本实施例中，设置柔性铰链5-1-2，第一是为了安装板5-1-1的安装；第二，是为了纵振夹心换能器5沿底座1长度方向纵振时，柔性铰链5-1-2 最大限度地减少对纵振的影响。
本实施例中，螺杆5-1-3的设置，第一是为了绝缘套5-3、压电陶瓷5-2和电极片5-5的安装，减少压电陶瓷5-2与电极片5-5的安装空间；第二是为了便于与变幅杆5-4螺纹连接，实现施加预紧力使压电陶瓷5-2 工作在压应力状态。
本实施例中，设置碟簧7，是为了通过调节螺钉7-1的拧紧程度来调节驱动足5-4-1和转子3之间的预紧力。
如图5所示的一种基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，包括以下步骤：
步骤一、压电超声驱动器的装配与调节：
步骤101、在底座1的两端分别安装调节座2，在调节座2上安装换能器固定座6，并在换能器固定座6上安装纵振夹心式换能器5；
步骤102、调节调节座2沿底座1上的第一T形凹槽1-1移动，以使调节座2沿底座1长度方向移动靠近，调节换能器固定座6沿调节座2上的第二T形凹槽2-1移动，以使两个纵振夹心式换能器5的驱动足5-4-1 与转子3的外表面接触；
步骤103、通过调节纵振夹心式换能器5与换能器固定座6之间的螺钉7-1，以调节驱动足5-4-1与转子3接触面之间的预紧力，确保纵振夹心式换能器5收缩状态时，驱动足5-4-1脱离转子3外表面；其中，两个所述纵振夹心换能器5关于法兰轴4的轴线呈旋转对称布设，所述纵振夹心换能器5的驱动足5-4-1与转子3接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器5的伸缩方向之间的夹角小于90度；
步骤二、纵振夹心换能器施加正弦激励电压及转子转动：
步骤201、将纵振夹心式换能器5中负电极片5-5-1与供电电源负极连接，将纵振夹心式换能器5中正电极片5-5-2与供电电源正极连接，给纵振夹心式换能器5中压电陶瓷5-2施加正弦激励电压，压电陶瓷5-2沿底座1长度方向伸缩，压电陶瓷5-2的伸缩传递至驱动足5-4-1，驱动足 5-4-1驱动转子3旋转，具体过程如下：
当给纵振夹心式换能器5中的正电极片5-5-2和负电极片5-5-1之间施加的电压大于零时，给纵振夹心式换能器5中压电陶瓷5-2施加正向电压，纵振夹心式换能器5沿底座1长度方向纵向伸长，纵振夹心式换能器 5的驱动足5-4-1产生的推力分解为沿接触点的切线方向的驱动力和垂直于切线方向的压力，沿切线方向的驱动力驱动转子3顺时针旋转，垂直于切线方向的压力控制转子3的摩擦力；
当给纵振夹心式换能器5中的正电极片5-5-2和负电极片5-5-1之间施加的电压小于零时，给纵振夹心式换能器5中压电陶瓷5-2施加负向电压，纵振夹心式换能器5沿底座1长度方向纵向收缩，纵振夹心式换能器 5的驱动足5-4-1产生的反向推力带动转子3顺时针减速运动，且在转子 3减速到速度为零后开始逆时针旋转，但是每个驱动周期内，顺时针旋转量大于逆时针旋转量，动子3在宏观上会呈现顺时针运动的状态。
本实施例中，所述正弦激励电压V(t)为V(t)＝Vr sin(2πft)，正弦激励电压 V(t)的单位为V；其中，Vr表示电压有效值，单位为V；f表示频率，单位为Hz，t表示时间，单位为s，f的取值范围为大于20kHz，Vr的取值范围为10V≤Vr≤200V。
本实施例中，需要说明的是，在转子3的每个驱动周期内，顺时针旋转量大于逆时针旋转量，转子3在宏观上会呈现顺时针运动的状态。
本实施例中，需要说明的是，在施加相同电压时，纵振夹心式换能器 5与转子3接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器5的伸缩方向之间的夹角越小，纵振夹心式换能器5的驱动足5-4-1产生的推力沿接触点的切线方向的驱动力越大，转子3与驱动足5-4-1的接触面间产生相对运动越大，转子3的旋转速度越快，但垂直切线方向的压力减小，驱动力矩变小。
本实施例中，本发明压电超声驱动器为一种单模态压电超声驱动器，它充分利用了纵振夹心式换能器输出推力大、输出速度快等优点，同时又解决纵振弯振、纵振扭振等复合模态的压电超声驱动器需要模态简并、结构设计复杂、难以实现批量化生产等问题。同时，所述压电超声驱动器只需要一路正弦激励电压施加，降低了压电超声驱动器对驱动电源的要求，并且其压电超声驱动器的最大输出力矩和最大输出速度可调节，增加了驱动器的使用柔性。
本实施例中，压电超声驱动器利用纵振夹心式换能器的纵振模态驱动转子实现旋转，具有结构设计简单、成本低、驱动性能调节灵活、便于工业化生产等优点，可以应用于不同性能要求的旋转压电驱动领域。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，该基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器包括水平设置的底座(1)、两个对称安装在底座(1)上且沿底座(1)宽度方向布设的调节座(2)、安装在调节座(2)上的定子机构和安装在所述底座(1)上且位于两个调节座(2)之间的转子(3)，所述底座(1)上设置有供转子(3)安装的法兰轴(4)，所述定子机构包括两个纵振夹心换能器(5)，两个所述纵振夹心换能器(5)关于法兰轴(4)的轴线呈旋转对称布设；
所述调节座(2)能沿底座(1)长度方向靠近或者远离转子(3)方向移动，所述调节座(2)上设置有供纵振夹心换能器(5)安装且能沿调节座(2)长度方向移动的换能器固定座(6)，两个所述纵振夹心换能器(5)的驱动足(5-4-1)与转子(3)的外表面紧密接触，所述纵振夹心换能器(5)的驱动足(5-4-1)与转子(3)接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器(5)的伸缩方向之间的夹角小于90度；所述底座(1)上设置有供调节座(2)向靠近或者远离转子(3)方向移动的第一T型凹槽(1-1)；
所述调节座(2)上设置有供换能器固定座(6)沿调节座(2)长度方向移动的第二T型凹槽(2-1)，其特征在于：
该使用方法包括以下步骤：
步骤一、压电超声驱动器的装配与调节：
步骤101、在底座(1)的两端分别安装调节座(2)，在调节座(2)上安装换能器固定座(6)，并在换能器固定座(6)上安装纵振夹心式换能器(5)；
步骤102、调节调节座(2)沿底座(1)长度方向移动，调节换能器固定座(6)沿调节座(2)长度方向移动，以使两个纵振夹心式换能器(5)的驱动足(5-4-1)与转子(3)的外表面接触；
步骤103、通过调节纵振夹心式换能器(5)与换能器固定座(6)之间的螺钉(7-1)，以调节驱动足(5-4-1)与转子(3)接触面之间的预紧力，确保纵振夹心式换能器(5)收缩状态时，驱动足(5-4-1)脱离转子(3)外表面；其中，两个所述纵振夹心换能器(5)关于法兰轴(4)的轴线呈旋转对称布设，所述纵振夹心换能器(5)的驱动足(5-4-1)与转子(3)接触点的切线方向与所述纵振夹心换能器(5)的伸缩方向之间的夹角小于90度；
步骤二、纵振夹心换能器施加正弦激励电压及转子转动：
步骤201、给纵振夹心式换能器(5)中压电陶瓷(5-2)施加正弦激励电压，压电陶瓷(5-2)沿底座(1)长度方向伸缩，压电陶瓷(5-2)的伸缩传递至驱动足(5-4-1)，驱动足(5-4-1)驱动转子(3)旋转，具体过程如下：
当给纵振夹心式换能器(5)中压电陶瓷(5-2)施加正向电压，纵振夹心式换能器(5)沿底座(1)长度方向纵向伸长，纵振夹心式换能器(5)的驱动足(5-4-1)产生的推力分解为沿接触点的切线方向的驱动力和垂直于切线方向的压力，沿切线方向的驱动力驱动转子(3)顺时针旋转，垂直于切线方向的压力控制转子(3)的摩擦力；
当给纵振夹心式换能器(5)中压电陶瓷(5-2)施加负向电压，纵振夹心式换能器(5)沿底座(1)长度方向纵向收缩，纵振夹心式换能器(5)的驱动足(5-4-1)产生的反向推力带动转子(3)顺时针减速运动，且在转子(3)减速到速度为零后开始逆时针旋转。
2.按照权利要求1所述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：两个所述纵振夹心换能器(5)的结构相同，所述纵振夹心换能器(5)包括后基体(5-1)、套设在后基体(5-1)上的绝缘套(5-3)、多片套设在绝缘套(5-3)外的压电陶瓷(5-2)和安装在后基体(5-1)端部且位于压电陶瓷(5-2)一侧的变幅杆(5-4)，所述后基体(5-1)与压电陶瓷(5-2)之间、相邻两片压电陶瓷(5-2)之间以及压电陶瓷(5-2)与变幅杆(5-4)之间均设置有电极片(5-5)，相邻两片压电陶瓷(5-2)的极化方向相反。
3.按照权利要求2所述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：所述后基体(5-1)包括后端盖(5-1-4)、设置在所述后端盖(5-1-4)远离驱动足(5-4-1)的一端的柔性铰链(5-1-2)和设置在所述后端盖(5-1-4)靠近驱动足(5-4-1)的一端的螺杆(5-1-3)，所述绝缘套(5-3)套装在螺杆(5-1-3)上，所述变幅杆(5-4)螺纹安装在螺杆(5-1-3)端部且位于压电陶瓷(5-2)一侧，所述驱动足(5-4-1)位于变幅杆(5-4)远离螺杆(5-1-3)的端部，所述柔性铰链(5-1-2)的数量为两个，两个所述柔性铰链(5-1-2)对称设置在所述后端盖(5-1-4)的两侧，所述柔性铰链(5-1-2)上设置有安装板(5-1-1)，所述螺杆(5-1-3)的横截面小于后端盖(5-1-4)的横截面。
4.按照权利要求1所述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：所述法兰轴(4)设置为空心轴，所述法兰轴(4)的端部与转子(3)为轴孔过盈配合连接。
5.按照权利要求1所述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：所述换能器固定座(6)包括水平安装在调节座(2)上的水平板(6-1)和对称设置在所述水平板(6-1)两端的竖直板(6-2)，两个竖直板(6-2)之间设置有供纵振夹心换能器(5)安装的间隙。
6.按照权利要求5所述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：所述纵振夹心换能器(5)和所述竖直板(6-2)通过螺钉(7-1)固定连接，所述螺钉(7-1)的螺钉帽与纵振夹心换能器(5)接触面间套设有碟簧(7)。
7.按照权利要求1所述的基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器的使用方法，其特征在于：所述正弦激励电压V(t)为V(t)＝Vrsin(2πft)，正弦激励电压V(t)的单位为V；其中，Vr表示电压有效值，单位为V；f表示频率，单位为Hz，t表示时间，单位为s，f的取值范围为大于20kHz，Vr的取值范围为10V≤Vr≤200V。
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