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CN105553328A - 一种压电振动式蠕动马达 - Google Patents

一种压电振动式蠕动马达 Download PDF

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Publication number
CN105553328A
CN105553328A CN201610073951.0A CN201610073951A CN105553328A CN 105553328 A CN105553328 A CN 105553328A CN 201610073951 A CN201610073951 A CN 201610073951A CN 105553328 A CN105553328 A CN 105553328A
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CN
China
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rotor
piezoelectric
piezoelectric vibrator
stator
vibrator
Prior art date
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Pending
Application number
CN201610073951.0A
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English (en)
Inventor
吴越
刘庆平
任露泉
杨志刚
涂前进
王旭
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Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/101—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/12—Constructional details

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明涉及一种压电振动式蠕动马达，包括：转子、定子和压电振子，其中：所述转子为环形片状结构，中心布置有一转子定位孔；所述压电振子由弹性基板和粘贴在其上下表面的压电薄片材料组成；所述压电振子布置在转子的下表面，与转子成一定角度但不垂直；所述定子由定子圆盘和与之相垂直的中心轴组成；所述转子上的转子定位孔与所述定子上的中心轴构成转动副；将所述定子圆盘放置在工作平面上，所述压电振子施加交流电压发生往复弯曲变形，压电振子在弯曲振动过程中受到定子圆盘产生的反作用力的水平分力使转子旋转。该装置具有结构简单、容差性强等优点。

Description

一种压电振动式蠕动马达
技术领域
本发明属于压电驱动领域，具体涉及一种压电振动式蠕动马达。
背景技术
近年来，随着微纳米技术的迅猛发展，在光学工程、微电子制造、航空航天技术、超精密机械制造、生物医学等技术领域的研究都迫切需要结构简单、容差性强、大功率密度的驱动器。传统的步进电机功率-重量比低，而且电机高速运转后需要减速装置变速，致使传动系统复杂。显然，现有技术已不能满足对驱动器要求尺寸更小、能量密度更高的发展需求。
随着科技的发展，人们研制出利用功能材料构成的新型电机来实现超精密驱动，近年来此研究已取得了一系列的成果，如记忆合金电机、压电效应电机、电致伸缩电机和磁致伸缩电机等。其中，由于压电材料(PZT)具有线性好、控制方便、功率密度大、位移分辨率高、频率响应好、不发热、无电磁干扰等优点，因此压电型精密驱动技术已成为国内外重点研究方向。然而，现有的压电马达结构较为复杂，加工精度要求较高，加工成本也较高，严重限制了其在生产实际中的应用，因此设计一种结构简单、容差性强的微小型压电马达已十分重要。
发明内容
为了解决回转驱动器在微小型化过程中出现的技术问题，如传统步进电机功率密度小、结构复杂，而现有压电马达结构复杂、容差性差等技术问题，提出了一种压电振动式蠕动马达，该驱动器由转子、定子和八个相同的压电振子构成，所述压电振子施加交流电压发生往复弯曲变形，压电振子在弯曲振动过程中受到定子圆盘产生的反作用力的水平方向分力使转子旋转。本发明与现有压电马达相比，具有结构简单，容差性强等优点；与传统的步进电机相比，本发明具有结构简单、发热少、无电磁波干扰等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种压电振动式蠕动马达，包括：转子、定子和八个相同的压电振子，其中：所述转子为环形片状结构，其中心布置有一转子定位孔；所述压电振子由弹性基板和粘贴在其上下表面的压电薄片材料组成；所述压电振子布置在所述转子的下表面，与转子成一定角度但不垂直；所述压电振子的宽度方向与所述转子的直径方向一致，其目的是产生最大的旋转力矩；所述八个压电振子以圆周阵列的方式排布在在所述转子的下表面；所述定子由定子圆盘和与之相垂直的中心轴组成；所述转子上的转子定位孔与所述定子上的中心轴构成转动副；所述压电振子的自由端与所述定子圆盘相接触。
所述转子的下表面布置有八个相同的压电振子，或布置有M个相同的压电振子，其中M大于等于1。
工作时，将所述定子圆盘固定，在多个所述压电振子上施加相同的交流电压使其发生往复弯曲变形，在往复振动过程中，由于压电振子倾斜布置，其受到所述定子圆盘产生的反作用力的水平方向分力使转子产生一个旋转力矩，带动转子转动，输出转矩和转角。
附图说明
图1是本发明一种压电振动式蠕动马达结构示意图。
图2是本发明一种压电振动式蠕动马达的构件及安装关系示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明一种压电振动式蠕动马达由转子1、定子2和八个相同的压电振子3构成，其中：
所述转子1为环形片状结构，其中心布置有一转子定位孔11；所述压电振子3由弹性基板31和粘贴在其上下表面的压电薄片材料32组成；所述压电振子3布置在所述转子1的下表面，与转子1成一定角度但不垂直；所述压电振子3的宽度方向与所述转子1的直径方向一致；所述八个压电振子3以圆周阵列的方式排布在在所述转子1的下表面；所述定子2由定子圆盘21和与之相垂直的中心轴22组成；所述转子1上的转子定位孔11与所述定子2上的中心轴22构成转动副；所述压电振子3的自由端与所述定子圆盘21相接触。
工作时，将所述定子圆盘21固定，所述压电振子3上施加交流电压使其发生往复弯曲变形，压电振子3在弯曲振动过程中受到定子圆盘21产生的反作用力的水平方向分力带动转子1旋转。

Claims (2)

1.一种压电振动式蠕动马达，包括：转子(1)、定子(2)和八个相同的压电振子(3)，其特征在于所述压电振子(3)与转子(1)成一定角度但不垂直，其中：所述转子(1)为环形片状结构，其中心布置有一转子定位孔(11)；所述压电振子(3)由弹性基板(31)和粘贴在其上下表面的压电薄片材料(32)组成；所述压电振子(3)布置在所述转子(1)的下表面，与转子(1)成一定角度但不垂直；所述压电振子(3)的宽度方向与所述转子(1)的直径方向一致；所述八个压电振子(3)以圆周阵列的方式排布在在所述转子(1)的下表面；所述定子(2)由定子圆盘(21)和与之相垂直的中心轴(22)组成；所述转子(1)上的转子定位孔(11)与所述定子(2)上的中心轴(22)构成转动副；所述压电振子(3)的自由端与所述定子圆盘(21)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种压电振动式蠕动马达，其特征在于：所述转子(1)的下表面布置有八个相同的压电振子(3)，或布置有M个相同的压电振子(3)，其中M大于等于1。
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