基于不对称振动模态的三棱柱形直线超声电机

摘要

本发明提供一种基于不对称振动模态的三棱柱形直线超声电机，包括定子和动子，所述定子为三棱柱结构的压电振子，在其二个侧面粘贴有压电陶瓷片，其圆孔的内螺纹与圆柱体动子的外螺纹配合作用。电机定子结构具有不对称性，两个工作振动模态频率并不相等，每片压电陶瓷片产生的激励力方向都与两个工作模态振动方向成夹角关系。单片压电陶瓷片就能激励出两个工作模态振动，但两者响应存在一个相位差。该电机可以利用单相电信号工作，也可以利用两相电信号工作。该电机具有结构简单、易于小型化、能直接输出低速直线驱动力、定位精度高、对电机驱动器设计要求低等特点。

主权项

一种基于不对称振动模态的三棱柱形直线超声电机，其特征在于，包括定子（11）和圆柱体动子（21），所述定子（11）为三棱柱结构的压电振子，其中间圆孔加工有内螺纹，在所述定子（11）二个侧面粘贴有第一压电陶瓷片（12）和第二压电陶瓷片（13），所述定子（11）中间圆孔的内螺纹与圆柱体动子（21）的外螺纹相配合；所述定子（11）结构具有不对称性，两个空间正交的工作模态的频率不相等；第一压电陶瓷片（12）和第二压电陶瓷片（13）所产生的激励力方向都与两个工作模态振动方向成夹角关系，每片压电陶瓷片都能激励出两个工作模态振动，但两个工作模态振动的响应存在相位差；单相电信号激励其中一片压电陶瓷片，驱动圆柱体动子（21）沿着一个方向进行旋转直线运动，单相电信号激励另一片压电陶瓷片，两个工作振动模态的响应相位差改变，驱动圆柱体动子（21）沿着相反方向进行旋转直线运动；两相相位差为λ的电信号同时分别激励第一压电陶瓷片（12）和第二压电陶瓷片（13），激励出的两个工作振动模态的响应相位差为ζ，此时，定子（11）驱动圆柱体动子（21）沿着一个方向进行旋转直线运动，通过调节两相电信号的相位差λ，进而改变两个工作振动模态的响应相位差ζ，能控制圆柱体动子（21）直线运动的方向。