一種面內彎縱復合模態的直線超聲電動機研究

萬志堅，梅 紅

（1.深圳職業技術學院，深圳518055；2.廣東新安職業技術學院，深圳518053）

0 引 言

超聲電動機由于其獨有的特點，在微小型機械的小功率驅動和高精度定位、有無磁要求的醫療器械等場合具有廣闊的應用前景。直線超聲電動機作為超聲電動機的一個分支，也有各種型式，其中，面內彎縱型直線超聲電動機是較熱的研究方向之一。這種電機在原理上是利用了矩形板的面內二階彎振和一階縱振的復合模態來進行工作。最具代表性的是以色列nanomotion電機［1］，它采用一整塊壓電陶瓷進行分區極化來制作電機定子，這種定子制作工藝較復雜，成本較高。南京航空航天大學的劉劍和清華大學的鹿存躍也對此類電機進行了研究，他們所研究的電機定子由一塊金屬板和若干壓電陶瓷片粘貼而成［2?3］。電機定子利用的復合振動模態中，其中一個為面內的二階彎曲振動模態。但是由于矩形板的寬度比其厚度大很多，所以該定子的面內的彎曲振動模態激發較困難，從而電機的動力輸出較低。為此，筆者對這種面內彎縱型直線超聲波電動機定子矩形板進行了改進，以期望提高電機的動力輸出。

1 超聲電動機的定子設計

一般而言，面內彎縱型直線超聲波電動機的定子是由1塊矩形金屬板和8片壓電陶瓷組成的［3?4］，金屬板和壓電陶瓷是粘接在一起的。根據相關文獻可知，為使彎、縱頻率基本一致，金屬矩形板的長寬比約為4.2［2］。筆者設計的電機中，定子的矩形板長度L為42 mm，寬度B為10 mm，厚度T為2 mm。……