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专利号: 2022105097915
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种直线压电马达,其特征在于:包括驱动振子(1)、动子(2)、底座机构(4)和预紧机构(3);

所述驱动振子(1)包括驱动振子框架(18)、固定梁振子(12)、悬臂梁振子(15)、箝拉压电片(11)和一对驱动压电片(13);

所述驱动振子框架(18)为U形框架;所述固定梁振子(12)为直梁,固定梁振子(12)的两端分别通过柔性铰链(16)连接设于驱动振子框架(18)的开口处;所述箝拉压电片(11)固定设于固定梁振子(12)的内侧面上;所述悬臂梁振子(15)为直杆状,悬臂梁振子(15)的一端固定连接着固定梁振子(12)的外侧面中部,使悬臂梁振子(15)呈悬臂状,且垂直于固定梁振子(12);所述一对驱动压电片(13)分别对称固定设于悬臂梁振子(15)的两侧面;悬臂梁振子(15)的另一端为振子顶尖(14);

所述动子(2)包括长直板(21)和直线导轨(22);长直板(21)固定设于直线导轨(22)的一侧上,直线导轨(22)的另一侧呈燕尾杆(221);

所述底座机构(4)包括底座(44)、动子基座(43)、滑块(42)和L型连接板(41);底座(44)为矩形块状,顶部开设有倒T型的倒T型槽(441);所述动子基座(43)为角钢状,动子基座(43)的一侧为水平边板(434),所述水平边板(434)固定设于底座(44)的倒T型槽(441)内,动子基座(43)的另一侧为直立边板(435);滑块(42)为槽钢状,滑块(42)固定设于动子基座(43)的直立边板(435)上,槽口呈水平向外,且槽口为燕尾槽;所述直线导轨(22)的燕尾杆(221)与燕尾槽配合连接,使动子(2)呈水平杆状设于动子基座(43)上;动子基座(43)的水平边板(434)上开设有动子预紧通孔(433);所述L型连接板(41)的垂直边板固定设于底座(44)的一侧直立面上,且使垂直边板平行于动子基座(43)的直立边板,L型连接板(41)的垂直边板上开设有预紧通孔;

所述驱动振子(1)作为定子固定设于L型连接板(41)的水平边板上,使悬臂梁振子(15)垂直于动子(2),且悬臂梁振子(15)的振子顶尖(14)与动子(2)的长直板(21)呈直角相对;

所述预紧机构(3)包括预紧螺栓(31)、弹簧(32)和预紧螺母(33);预紧螺栓(31)穿过动子基座(43)上的动子预紧通孔(433)和L型连接板(41)上的预紧通孔,预紧螺栓(31)和预紧螺母(33)的配合连接;实现驱动振子(1)和动子(2)之间的预紧力的调节;

箝位工作时,向箝拉压电片(11)输入正弦信号,固定梁振子(12)在一个周期内实现悬臂梁振子(15)在垂直于动子(2)的方向上前后移动,使振子顶尖(14)与动子(4)的长直板(21)接触;驱动工作时,向一对驱动压电片(13)输入余弦信号,驱动悬臂梁振子(15)在一个周期实现在水平面内的左右摆动以带动动子(2)直线移动;同时向箝拉压电片(11)和一对驱动压电片(13)分别输入频率相等的正弦信号或余弦信号,使的直线驱动动作和箝位动作同步进行,以实现马达的连续运动。

2.根据权利要求1所述一种直线压电马达,其特征在于:与固定梁振子(12)两端的柔性铰链(16)对应的驱动振子框架(18)上外侧分别设有外弧形槽,外弧形槽的横截面为半圆形;所述柔性铰链(16)为内弧形槽,内弧形槽的横截面为四分之三圆形。

3.根据权利要求1所述一种直线压电马达,其特征在于:所述悬臂梁振子(15)顶部的振子顶尖(14)为半圆弧形,与固定梁振子(12)连接处的悬臂梁振子(15)根部为四分之一圆弧过渡连接。

4.根据权利要求1所述一种直线压电马达,其特征在于:所述一对驱动压电片(13)的材料和箝拉压电片(11)的材料均为PZT‑4型压电陶瓷片。

5.根据权利要求1所述一种直线压电马达,其特征在于:所述驱动振子框架(18)的材料、固定梁振子(12)的材料和悬臂梁振子(15)的材料均为碳素结构钢;所述L型连接板(41)的材料、动子基座(43)的材料和底座(44)的材料均为铸铁。

6.根据权利要求1所述一种直线压电马达,其特征在于:所述动子基座(43)的水平边板(434)呈二级阶梯状结构,第一级阶梯上分别开设有一对腰形孔(432),通过一对腰形孔(432)和螺纹连接件使动子基座(43)固定设于底座(44)的倒T型槽(441)内;第二级阶梯上开设有水平状的预紧通孔(433)。

7.根据权利要求1所述一种直线压电马达,其特征在于:所述预紧机构(3)包括预紧螺栓、弹簧和预紧螺母;弹簧套设在预紧螺栓上;所述预紧螺栓穿过L型连接板(41)的预紧通孔和动子基座(43)的动子预紧通孔(433),弹簧(32)套设在预紧螺栓(31)的外伸端上;通过调节预紧螺母(33)实现预紧力的调节,同时实现调节工作时,振子顶尖(14)与动子(2)上的长直板(21)表面的接触或非接触。