CN1514535A - 粘贴压电片的金属柱定子及使用该定子的微超声波马达 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种弯曲振动模态的超声波振动激励定子和使用这种定子的马达。粘贴压电片的金属柱定子，它由金属柱(7－1)、压电陶瓷片(7－2)和压电陶瓷片(7－3)组成，金属柱(7－1)的圆柱表面上开有互相垂直的表面(7－1－1)和表面(7－1－2)，矩形的(7－2)和(7－3)都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，(7－2)和(7－3)的具有相同极性的表面分别粘贴在表面(7－1－1)和表面(7－1－2)上，(7－2)和(7－3)的外表面上分别连接有电接点(7－4)和电接点(7－5)。微超声波马达，它包括转子(8)、定子匹配块(9)、弹簧(10)、转子轴(11)、粘贴压电片的金属柱定子(7)，(9)的下端面粘接在(7)的上端面上。本发明较大地促进了超声波马达的微型化和实用化。本发明在生物、医疗、微机械、国防科技等方面有着广阔的应用前景。
Description
技术领域：本发明属于超声振动应用领域，具体涉及一种弯曲振动模态的超声波振动激励定子和使用这种定子的马达。
背景技术：弯曲振动模态超声波马达是超声波马达的一种，它的结构相对于其它的超声波马达简单，易于实现微型化。到目前为止，最小的弯曲振动模态超声波马达是中国清华大学制作的直径1mm的压电柱超声波马达，它所使用的压电陶瓷元件为压电柱，在压电陶瓷柱侧面分别均匀涂上四份银电极，按图1方式加高压直流电使其极化，接点1接高压直流电源，接点2接地，箭头所示方向为极化方向。使用时如图2所示，在电极3、电极4、电极5和电极6上分别加sin、cos、-sin、-cos四路交流电信号励磁，这时压电柱就边弯曲边摇头振动完成定子的功能，但是这种压电陶瓷柱的磨圆加工和分区极化都比较困难，制造过程的合格率较低，在产业化的过程中存在着工艺上难以克服的困难。
发明内容：为了克服现有的压电柱微型超声波马达的定子难以加工的问题，提供一种容易加工的微型超声波马达的定子。本发明是通过下述方案予以实现的，一种粘贴压电片的金属柱定子，它由金属柱7-1、压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3组成，金属柱7-1的圆柱表面上开有互相垂直的表面7-1-1和表面7-1-2，矩形的压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3的具有相同极性的表面分别粘贴在表面7-1-1和表面7-1-2上，压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3的外表面上分别连接有电接点7-4和电接点7-5。在电接点7-4上加交流电信号，同时电接点7-5不加任何信号，就可激励该金属柱产生所需的弯曲摇头振动。在电接点7-4上不加任何信号而在电接点7-5上加交流电信号则该金属柱反向摇头振动。本发明克服了已有技术在微型化方向上的不足之处，金属柱7-1加工简单，压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3极化容易，解决了超声波马达微型化过程中难于加工、成品率低的问题。
本发明还提供了一种使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它包括转子8、定子匹配块9、弹簧10、转子轴11，它还包括粘贴压电片的金属柱定子7，转子轴11穿过转子8并且与位于转子8下方的定子匹配块9相连接，转子轴11与转子8之间键联接，弹簧10套在转子轴11上并设置在转子8的上端面和转子轴11上端的挡片11-1之间，转子8的下端面为圆锥面，定子匹配块9的上端面与转子8的下端面相吻合，定子匹配块9的下端面粘接在粘贴压电片的金属柱定子7的上端面上。粘贴压电片的金属柱定子7工作后通过固定在其上的定子匹配块9把动力传递给转子8和转子轴11。由于本发明的微超声波马达应用了粘贴压电片的金属柱定子7，所以外形尺寸得到很大减小，可加工为直径在0.3mm至3mm之间，较大地促进了超声波马达的微型化和实用化。本发明在生物、医疗、微机械、国防科技等方面有着广阔的应用前景。
附图说明：图1和图2是现有技术的压电柱超声波马达的定子结构示意图，图3是本发明的粘贴压电片的金属柱定子7中金属柱7-1的结构示意图，图4是粘贴压电片的金属柱定子7的结构示意图，图5是本发明实施方式二和实施方式三的结构示意图，图6是实施方式四的结构示意图，图7是实施方式五的结构示意图。
具体实施方式一：下面结合图3和图4具体说明本实施方式。一种粘贴压电片的金属柱定子，它由金属柱7-1、压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3组成，金属柱7-1的圆柱表面上开有互相垂直的表面7-1-1和表面7-1-2，矩形的压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3的具有相同极性的表面分别粘贴在表面7-1-1和表面7-1-2上，压电陶瓷片7-2和压电陶瓷片7-3的外表面上分别连接有电接点7-4和电接点7-5。
具体实施方式二：下面结合图5具体说明本实施方式。一种使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它由转子8、定子匹配块9、弹簧10、转子轴11、粘贴压电片的金属柱定子7组成，转子轴11穿过转子8并且与位于转子8下方的定子匹配块9相连接，转子轴11与转子8之间键联接，弹簧10套在转子轴11上并设置在转子8的上端面和转子轴11上端的挡片11-1之间，转子8的下端面为圆锥面，定子匹配块9的上端面与转子8的下端面相吻合，定子匹配块9的下端面粘接在粘贴压电片的金属柱定子7的上端面上。
具体实施方式三：下面结合图5具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，定子匹配块9的下端表面上开有凹槽9-1，转子轴11穿出在定子匹配块9的下端面处，转子轴11的下端部固定有挡盘11-2。
具体实施方式四：下面结合图6具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，转子轴11与定子匹配块9固定为一体，转子8的内孔和转子轴11的外圆间镶有轴承12，弹簧10压在轴承12的内环上端面上。如此设置转子轴11不旋转，仅靠转子8输出动力，由于有轴承12，输出效率得到提高。
具体实施方式五：下面结合图7具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，它还包括护罩13，粘贴压电片的金属柱定子7、定子匹配块9和转子8都罩在护罩13中，护罩13由上护罩13-1、下护罩13-2和底盘13-3组成，底盘13-3固定在粘贴压电片的金属柱定子7的下表面上，下护罩13-2的下端固定在底盘13-3上，上护罩13-1和下护罩13-2螺纹联接，转子轴11不与定子匹配块9连接，转子轴11固定在转子8的上表面上，转子轴11穿出在上护罩13-1的顶板13-1-1外，轴承12设置在转子轴11的外圆和顶板13-1-1的内孔之间，弹簧10设置在转子8的上端面和轴承12的下端面之间。如此设置，粘贴压电片的金属柱定子7、转子8和定子匹配块9得到了很好的保护。
Claims (5)
1、一种粘贴压电片的金属柱定子，其特征是它由金属柱(7-1)、压电陶瓷片(7-2)和压电陶瓷片(7-3)组成，金属柱(7-1)的圆柱表面上开有互相垂直的表面(7-1-1)和表面(7-1-2)，矩形的压电陶瓷片(7-2)和压电陶瓷片(7-3)都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，压电陶瓷片(7-2)和压电陶瓷片(7-3)的具有相同极性的表面分别粘贴在表面(7-1-1)和表面(7-1-2)上，压电陶瓷片(7-2)和压电陶瓷片(7-3)的外表面上分别连接有电接点(7-4)和电接点(7-5)。
2、一种使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它包括转子(8)、定子匹配块(9)、弹簧(10)、转子轴(11)，其特征是它还包括粘贴压电片的金属柱定子(7)，转子轴(11)穿过转子(8)并且与位于转子(8)下方的定子匹配块(9)相连接，转子轴(11)与转子(8)之间键联接，弹簧(10)套在转子轴(11)上并设置在转子(8)的上端面和转子轴(11)上端的挡片(11-1)之间，转子(8)的下端面为圆锥面，定子匹配块(9)的上端面与转子(8)的下端面相吻合，定子匹配块(9)的下端面粘接在粘贴压电片的金属柱定子(7)的上端面上。
3、根据权利要求2所述的使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，其特征是定子匹配块(9)的下端表面上开有凹槽(9-1)，转子轴(11)穿出在定子匹配块(9)的下端面处，转子轴(11)的下端部固定有挡盘(11-2)。
4、根据权利要求2所述的使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，其特征是转子轴(11)与定子匹配块(9)固定为一体，转子(8)的内孔和转子轴(11)的外圆间镶有轴承(12)，弹簧(10)压在轴承(12)的内环上端面上。
5、根据权利要求2所述的使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，其特征是它还包括护罩(13)，粘贴压电片的金属柱定子(7)、定子匹配块(9)和转子(8)都罩在护罩(13)中，护罩(13)由上护罩(13-1)、下护罩(13-2)和底盘(13-3)组成，底盘(13-3)固定在粘贴压电片的金属柱定子(7)的下表面上，下护罩(13-2)的下端固定在底盘(13-3)上，上护罩(13-1)和下护罩(13-2)螺纹联接，转子轴(11)不与定子匹配块(9)连接，转子轴(11)固定在转子(8)的上表面上，转子轴(11)穿出在上护罩(13-1)的顶板(13-1-1)外，轴承(12)设置在转子轴(11)的外圆和顶板(13-1-1)的内孔之间，弹簧(10)设置在转子(8)的上端面和轴承(12)的下端面之间。
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