双向单模态斜轨塔形直线超声电机及电激励方式

摘要

一种双向单模态斜轨塔形直线超声电机及其电激励方式，属超声电机类。该电机包括：定子、压电陶瓷及导轨。所述导轨由预压力压在定子驱动足上，导轨倾斜θ度角。所述定子是由带有一个驱动足、一个柔性放大圆孔和两个矩形柱的塔形金属体构成，塔形金属体的外表面对称地粘贴有六片压电陶瓷，用于激发定子的两个正交工作模态：x-z面内弯曲振动模态和y-z面内含局部弯振的对称振动模态。当用单相电压信号激发定子的任意一个工作模态时，定子驱动足表面质点的运动轨迹相对于导轨是一条斜直线，且斜直线的倾斜方向随工作模态的改变而改变，从而推动导轨正反向运动。该超声电机结构紧凑、驱动效率高、推重比大、工作可靠。

主权项

一种双向单模态斜轨塔形直线超声电机，包括定子、压电陶瓷和导轨，其特征在于：上述定子整体为塔形金属体(11)，由驱动足(1)以及与驱动足(1)相连的左矩形柱(3)和右矩形柱(4)构成，上述驱动足(1)与左矩形柱(3)及右矩形柱(4)相连接处还具有柔性放大圆孔(2)；上述压电陶瓷一共有六片(5、6、7、8、9、10)对应地粘贴在上述左矩形柱(3)和的右矩形柱(4)的前、后、外侧共六个外表面，用于激发定子x‑z面内二阶弯曲振动模态(17)和y‑z面内对称振动模态(18)；上述导轨(13)由预压力(12)压在定子驱动足(1)上；上述导轨倾斜角为θ，导轨倾斜角θ(24)大小的原则是：模态振幅沿定子和导轨接触界面的法向分量要大于定子和导轨接触界面的粗糙度Ra，即设定子的y‑z面内对称振动模态的振幅为U，则此振动模态垂直于导轨的法向振动分量为：Uf＝Ucosθ；设定子的x‑z面内二阶弯曲振动模态的振幅为V，则此振动模态垂直于导轨的法向振动分量为：Vf＝Vsinθ；要使定子有效地驱动导轨，必须满足以下条件：Ucosθ＞Ra，Vsinθ＞Ra；所以，导轨倾斜角θ(24)的选择范围：arcsin(Ra/V)＜θ＜arccos(Ra/U)。