东莞环球马达丨双振子弯曲振动模态直线超声马达的设计

 马达采用两个对称的弯曲摇头型振子组成。定子的结构如图1所示，两个螺杆分别在左右两端将背块、弯振压电片和振动块等零件压在一起，形成朗之万结构。左右两个振子的结构和激励方式完全对称。压电陶瓷片材料为PZT-4，沿厚度方向极化，每一片压电陶瓷分成极化方向相反的两部分，每个振子采用四片压电陶瓷，相邻的两片压电陶瓷按极化方向相反的方式相对布置，中间嵌入一个铜电极片，作为一组，另外两片相对布置的压电陶瓷构成另一组。两组陶瓷片在空间位置上相差90°。当一组陶瓷片施加正弦激励信号，另一组陶瓷片施加余弦激励信号时，振动块被激励出弯曲摇头振动，使驱动头上的质点产生椭圆运动，从而可驱动与其接触的运动部件产生直线运动。

图2给出了带细颈的中间柔性振动块的局部弯曲共振模态图和振子的一阶局部弯曲共振模态图。这两个模态都可以用作工作模态。但是通过仿真我们发现，在相同的激励条件下，利用振动块的局部弯曲共振模态，能够得到更大的振幅，因而优先选用作为工作模态。此时的有效机电耦合系数为0.17，比采用换能器一阶局部弯曲共振模态时的0.31要小一些。

由于两个振子为回转体，且对称布置，激励条件也完全相同，因此两个振子对温度、预压力、激励信号的幅值、频率等因素的敏感性几乎完全相同，振子上弯曲共振模态的频率总能保持一致，这使得该马达对工作环境的适应性相对较好。

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