一种杆式贴片纵扭复合型超声电机

专利主权项内容

1.一种杆式贴片纵扭复合型超声电机，包括定子和转子组件，其中，转子组件包括第一预压转子系统、第二预压转子系统和转动轴，第一预压转子系统、第二预压转子系统分别布设在定子组件两端，且呈镜像排列；第一预压转子系统、第二预压转子系统和定子均同轴套接在转动轴上，其特征在于：所述定子为空心圆管状金属基体，在金属基体中间的外圆周上切出六个相同大小的矩形平面，六个矩形平面两两呈120度均匀分布；每隔两个矩形平面分别切出一道沿轴向分布的槽，且槽的位置设置在相邻两个平面的交接处，共设置三道槽，长条形切槽的两端为圆孔状，且每两个长条形切槽之间设有两个矩形平面；在每两道槽之间的两个矩形平面上分别粘贴两个基于d31效应的矩形压电陶瓷片，形成一个激励单元，用来激发出定子基体所需的1阶纵向振动模态和2阶扭转振动模态，从而避免使用基于d15效应的扭振陶瓷片；同时，在定子两侧靠近端面处分别开设有两个环形槽，且每个长条形切槽位于相邻两个矩形平面正中间，用于调节扭转振动频率，方便地调节电机的纵向振动和扭转振动频率一致性；定子两端同时设置有轴承孔，轴承孔内分别布设有轴承；同时需要调节环形槽的宽度和深度，以及长条形槽的宽度、两端圆孔的半径来达到调节纵扭振频率一致性的目的；在每两道槽之间的两个矩形平面上分别沿定子轴向粘贴两个基于d31效应的矩形压电陶瓷片，形成一个激励单元，所有激励单元的压电陶瓷片的极化方向均指向圆心或者背离圆心；每个激励单元的两个矩形压电陶瓷片之间分别施加相位差为90°的正弦激励电压或余弦激励电压，用于激发出单元的对称振动模态和反对称振动模态，三组激励单元沿定子周向的综合激励效果最终表现为定子体的1阶纵向振动模态和2阶扭转振动模态，在压电陶瓷上施加同频率且相位φ±90°的正弦激励信号，激励出扭振肋板的1阶弯曲振动模态，从而诱发出电机定子的2阶扭转振动模态，定子中时间和空间上相位差均为90°的1阶纵向振动模态和2阶扭转振动模态的合成能够使定子端面指点产生椭圆运动，用于驱动转子转动。