CN202663320U - 一种两自由度超声波电机 - Google Patents
一种两自由度超声波电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202663320U CN202663320U CN 201220345584 CN201220345584U CN202663320U CN 202663320 U CN202663320 U CN 202663320U CN 201220345584 CN201220345584 CN 201220345584 CN 201220345584 U CN201220345584 U CN 201220345584U CN 202663320 U CN202663320 U CN 202663320U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- seat
- rotor
- freedom
- degree
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 62
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 2
- 238000004814 ceramic processing Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 241000592274 Polypodium vulgare Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种两自由度超声波电机。现有多自由度超声波电机加工困难、驱动电路复杂。本实用新型的定子包括一体成型、同轴设置的转子座和压电陶瓷座,转子座为金属圆柱体,压电陶瓷座为金属正四棱柱体;压电陶瓷座的四个侧面表面分别斜向开有压电陶瓷片安装槽,每个安装槽内粘接有长条薄片形状压电陶瓷片。压电陶瓷片沿厚度方向极化,极化方式为d 31。转子为圆环形,活动套置在转子座上,可以沿转子座的轴线旋转及直线运动。本实用新型利用了压电陶瓷的d 31效应激励定子的扭振模态和纵振模态,分别产生旋转和直线两个自由度的运动。本实用新型具有压电陶瓷易加工、电机结构紧凑、机理巧妙、驱动便利和效率较高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于压电驱动应用技术领域,涉及一种两自由度超声波电机,特别是一种微型的旋转—直线两自由度超声波电机。
背景技术
超声波电机是一种利用压电材料的逆压电效应将弹性材料的微观变形通过共振转换为动子宏观运动的新原理电机。与传统电磁电机相比,超声波电机具有低速大力矩、断电自锁、响应快、分辨率高、功率密度高、无电磁干扰等特点,适合在小功率场合使用。
多自由度超声波电机是超声波电机的一种,其特点是转子能输出两个及以上的运动自由度。按照电机转子运动的输出形式,常见的多自由度超声波电机可分为三种:第一种为旋转型,利用球作为转子,具有两个至三个旋转自由度;第二种为直线型,通过多足机构实现二个平面自由度;第三种为旋转—直线复合型,一般具有一个旋转和一个直线自由度,该类电机结构形式比较少。
与传统电磁型多自由度电机相比,多自由度超声波电机具有结构紧凑、运动实现多样化和精度高等优点。但另一方面,已有的多自由度超声波电机多集中在上文所述的前两类结构上,采用多定子配合的结构使电机体积较大,不适合微型化应用的场所。此外,已有的多自由度超声波电机还存在结构加工困难和驱动电路复杂等问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足,提供一种旋转—直线两自由度超声波电机。
本实用新型包括定子和转子。
定子包括转子座和压电陶瓷座;所述的转子座为金属圆柱体,压电陶瓷座为金属正四棱柱体;转子座的底面直径与压电陶瓷座的底面边长相等,为1~5mm;转子座和压电陶瓷座一体成型,且同轴设置,定子总长度为10~30mm。定子的变截面结构设计克服了以往在圆柱表面粘接压电陶瓷片情况下产生的脱胶碎裂和利用率不高的缺点。
压电陶瓷座的四个侧面分别开有压电陶瓷片安装槽,压电陶瓷片安装槽在压电陶瓷座侧面表面斜向开设,压电陶瓷片安装槽的中心线与侧面表面的轴向中心线的夹角为α,5°≤α≤50°,四个压电陶瓷片安装槽在各自侧面上的开设位置、开设方向、开设角度相同。
四个长条薄片形状的压电陶瓷片分别粘接在四个压电陶瓷片安装槽内,所述的压电陶瓷片沿厚度方向极化,极化方式为d 31,四个压电陶瓷片的表面分别连接四根电源线的一端,四根电源线的另一端连接在一起,并与激励电源连接,定子接地。
所述的转子为圆环形,套置在转子座上,与转子座活动连接,转子可以沿转子座的轴线旋转及直线运动。
四片压电陶瓷片均施加电压幅值为V 0、占空比为D、频率为f的方波激励电信号。施加电信号是为了在定子上激励出扭振和纵振两个模态,利用惯性冲量的控制方法摩擦驱动转子运动。由于扭振和纵振两个模态的激励频率f不同,电机可以分别产生旋转和直线两个自由度的运动。
上述方波激励电信号的频率f为扭振模态的谐振频率时,转子产生旋转运动。当占空比D小于50﹪时,转子产生顺时针旋转运动;当占空比D大于50﹪时,转子产生逆时针旋转运动。
上述方波激励电信号的频率f为纵振模态的谐振频率时,转子产生直线运动。当占空比D小于50﹪时,转子产生沿轴向向前的直线运动;当占空比D大于50﹪时,转子产生沿轴向向后(向压电陶瓷座的方向)的直线运动。
本实用新型在压电陶瓷座的表面倾斜贴接压电陶瓷片的方法制作电机定子,利用了压电陶瓷的d 31效应激励定子的扭振模态和纵振模态,具有压电陶瓷片易极化,电机结构紧凑、元件少、驱动便利和效率较高等优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为图1中定子的结构示意图;
图3为图2中压电陶瓷片安装槽在侧面上的开设位置示意图。
具体实施方式
如图1、2和3所示,一种旋转—直线两自由度超声波的电机包括定子和转子2。
定子包括转子座1-1和压电陶瓷座1-2。转子座1-1为金属圆柱体,压电陶瓷座1-2为金属正四棱柱体,转子座1-1的底面直径与压电陶瓷座1-2的底面边长相等,为1~5mm,转子座1-1的圆形底面与压电陶瓷座1-2的正方形底面相切。转子座1-1和压电陶瓷座1-2一体成型,且同轴设置,定子总长度为10~30mm。
压电陶瓷座1-2的四个侧面分别开有压电陶瓷片安装槽1-3,压电陶瓷片安装槽1-3在压电陶瓷座1-2侧面表面斜向开设,压电陶瓷片安装槽的中心线(图3中的虚线)与侧面表面的轴向中心线(图3中的点划线)的夹角为α,5°≤α≤50°,四个压电陶瓷片安装槽在各自侧面上的开设位置、开设方向、开设角度相同。
四个长条薄片形状的压电陶瓷片3分别粘接在四个压电陶瓷片安装槽1-3内。压电陶瓷片3沿厚度方向极化,极化方式为d 31,四个压电陶瓷片的表面分别连接四根电源线的一端,四根电源线的另一端连接在一起,并与激励电源连接,定子接地。
转子2为圆环形,套置在转子座1-1上,与转子座1-1活动连接,转子2可以沿转子座1-1的轴线旋转及直线运动。
四片压电陶瓷片均施加电压幅值为V 0、占空比为D、频率为f的方波激励电信号。施加电信号是为了在定子上激励出扭振和纵振两个模态,利用惯性冲量的控制方法摩擦驱动转子运动。由于扭振和纵振两个模态的激励频率f不同,电机可以分别产生旋转和直线两个自由度的运动。
上述方波激励电信号的频率f为扭振模态的谐振频率时,转子产生旋转运动。当占空比D小于50﹪时,转子产生顺时针旋转运动;当占空比D大于50﹪时,转子产生逆时针旋转运动。
上述方波激励电信号的频率f为纵振模态的谐振频率时,转子产生直线运动。当占空比D小于50﹪时,转子产生沿轴向向前(远离压电陶瓷座的方向)的直线运动;当占空比D大于50﹪时,转子产生沿轴向向后(向压电陶瓷座的方向)的直线运动。
Claims (4)
1. 一种两自由度超声波电机,包括定子和转子,其特征在于:所述的定子包括转子座和压电陶瓷座;所述的转子座为金属圆柱体,压电陶瓷座为金属正四棱柱体,转子座的底面直径与压电陶瓷座的底面边长相等;转子座和压电陶瓷座一体成型,且同轴设置;
压电陶瓷座的四个侧面分别开有压电陶瓷片安装槽,压电陶瓷片安装槽在压电陶瓷座侧面表面斜向开设,四个压电陶瓷片安装槽在各自侧面上的开设位置、开设方向、开设角度相同;
四个长条薄片形状的压电陶瓷片分别粘接在四个压电陶瓷片安装槽内,所述的压电陶瓷片沿厚度方向极化,极化方式为d 31,四个压电陶瓷片的表面分别连接四根电源线的一端,四根电源线的另一端连接在一起,并与激励电源连接,定子接地;
所述的转子为圆环形,套置在转子座上,与转子座活动连接,转子可以沿转子座的轴线旋转及直线运动。
2.如权利要求1所述的一种两自由度超声波电机,其特征在于:所述转子座的底面直径和压电陶瓷座的底面边长为1~5mm。
3.如权利要求1所述的一种两自由度超声波电机,其特征在于:所述定子总长度为10~30mm。
4.如权利要求1所述的一种两自由度超声波电机,其特征在于:所述压电陶瓷片安装槽的中心线与侧面表面的轴向中心线的夹角为α,5°≤α≤50°。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201220345584 CN202663320U (zh) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | 一种两自由度超声波电机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201220345584 CN202663320U (zh) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | 一种两自由度超声波电机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN202663320U true CN202663320U (zh) | 2013-01-09 |
Family
ID=47458194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201220345584 Expired - Lifetime CN202663320U (zh) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | 一种两自由度超声波电机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN202663320U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102751900A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-10-24 | 浙江大学 | 两自由度超声波电机 |
-
2012
- 2012-07-17 CN CN 201220345584 patent/CN202663320U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102751900A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-10-24 | 浙江大学 | 两自由度超声波电机 |
CN102751900B (zh) * | 2012-07-17 | 2015-08-12 | 浙江大学 | 两自由度超声波电机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103746597B (zh) | 贴片式t型双足直线压电超声电机振子 | |
CN102355160B (zh) | 带弹性支撑的纵弯复合模态夹心式双足直线超声电机振子 | |
CN102751905B (zh) | 新型双齿面旋转超声电机定子及其激励方式 | |
CN102882420A (zh) | 贴片式压电金属复合梁及激励该复合梁实现纵弯复合振动的方法 | |
CN102751900B (zh) | 两自由度超声波电机 | |
CN103036472B (zh) | 螺纹式直线超声电机 | |
CN204559440U (zh) | 大功率精密压电超声驱动平台 | |
CN104022679A (zh) | 夹持式纵弯复合超声电机振子 | |
CN103762886B (zh) | 夹心式t型双足直线压电超声电机振子 | |
CN202663320U (zh) | 一种两自由度超声波电机 | |
CN110601596B (zh) | 一种基于压电陶瓷的驻波型磁斥力单向旋转电机 | |
CN103746600A (zh) | 贴片式弯振复合型压电超声电机振子 | |
CN104124891A (zh) | 压电振子及包括该压电振子的精密位移平台 | |
CN103560694A (zh) | 一种纵-弯复合式超声波电机 | |
CN203596765U (zh) | 一种纵振动与弯曲振动复合模式超声波电机 | |
CN102118118B (zh) | 直线型超声波微电机 | |
CN102355161B (zh) | 使用复合弯振双足直线超声振子的旋转电机 | |
CN105305873A (zh) | 纵扭复合激振超声电机、驱动平台及其驱动方法 | |
CN105322825A (zh) | 纵振夹心式梁板复合激振超声电机、驱动平台及其驱动方法 | |
CN104716864A (zh) | 惯性式中型结构的直线压电电机及其控制方法 | |
CN110729919B (zh) | 同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子 | |
CN109639177B (zh) | 一种基于3d打印树脂定子的贴片式直线超声电机 | |
CN102299663B (zh) | 采用弹簧块预紧的圆筒型行波超声电机振子 | |
CN105281597A (zh) | 强力输出夹心式模态转换超声电机、驱动平台及其驱动方法 | |
CN105207519A (zh) | 大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20130109 Effective date of abandoning: 20150812 |
|
RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |