一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機，包括振動體和壓電陶瓷，及為壓電陶瓷提供交流電的驅動器，所述的振動體為T型薄片，T型薄片的橫梁5上表面貼有一塊壓電陶瓷片1，壓電陶瓷片1的極化方向為負極與T型薄片粘結；壓電陶瓷片2極化方向與壓電陶瓷片3的方向相反，壓電陶瓷片2極化方向負極與T型薄片粘結，壓電陶瓷片3則是正極與T型薄片粘結。本發(fā)明利用壓電陶瓷逆壓電效應驅動超聲電機，并將泥濘環(huán)境作為定子，超聲電機本體為動子，結構簡單，體積小，除了直線運動外，還可以在垂直方向移動，從而調整超聲電機前進方向，在泥濘中到達任意位置。與用電磁電機相比較，體積小，無電磁干擾。
【專利說明】一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機及使用方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械【技術領域】，具體的說，本發(fā)明涉及一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機及使用方法。

【背景技術】
[0002]壓電超聲電機是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應，在彈性體中激勵出超聲頻段內的振動，在彈性體表面的點或者特定區(qū)域形成具有特定規(guī)矩的運動，進而使得彈性體或者與彈性體接觸的物體進行運動(運動部分稱為動子或者轉子，靜止部分稱為定子)。
[0003]專利200910306062.4的t型直線超聲電機振子，其結構是用變幅桿，利用壓電陶瓷D33效應夾持壓電陶瓷進行工作。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于泥濘環(huán)境可以直線移動和轉向的超聲電機。它體積小，可以在泥濘中行走，并且可以調整行走方向。可以搭載配合醫(yī)療儀器用于進行腸胃檢查和手術，可以由被檢查人自行排出體外，減少痛苦。
[0005]本發(fā)明提供的技術方案是:一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機，包括振動體和壓電陶瓷，及為壓電陶瓷提供交流電的驅動器，所述的振動體為T型薄片，T型薄片的橫梁5上表面貼有一塊壓電陶瓷片I，T型薄片的豎片4表面上分別貼有壓電陶瓷片2和壓電陶瓷片3，壓電陶瓷片2靠近T型薄片的橫梁5的1/3處，壓電陶瓷片3離T型薄片的橫梁5的3/2處；壓電陶瓷片2和壓電陶瓷片3的寬度與T型薄片的豎片4的寬度相同，長度為T型薄片的豎片4長度的1/4長；壓電陶瓷片I的極化方向為負極與T型薄片粘結；壓電陶瓷片2極化方向與壓電陶瓷片3的方向相反，壓電陶瓷片2極化方向負極與T型薄片粘結，壓電陶瓷片3則是正極與T型薄片粘結。
[0006]本發(fā)明還提供了一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機的使用方法，當超聲電機需要向前后直線運動時，壓電陶瓷片I和壓電陶瓷片2上通過正弦交流電壓E1 = Vsin(Wlt)，在壓電陶瓷片3上施加E2 = Vcos (W1O , T型薄片的豎片4方向上產生2階振動，T型薄片的橫梁5上產生前后振動，在T型薄片的橫梁5兩端產生沿豎片4上的橢圓運動，使超聲電機產生豎片4方向上運動；
[0007]當需要超聲電機產生左右運動時，則在壓電陶瓷片I上施加正弦交流電壓E3 =Vsin (w2t)，使得在T型薄片的橫梁5上產生2階振動，在壓電陶瓷片2和壓電陶瓷片3上施加E4 = Vcos (w2t)電壓,使得T型薄片的橫梁5產生橫向伸縮，使得T型薄片的橫梁5兩端產生沿T型薄片的橫梁5上的橢圓運動，使得超聲電機在橫向上產生運動；其中，E1為頻率為W1、電壓為V伏的正弦交流電壓，E2為頻率為W1、電壓為V伏的余弦交流電壓，E3為頻率為W2、電壓為V伏的正弦交流電壓，E4為頻率為W2、電壓為V伏的余弦交流電壓，V為交流電壓的幅值，W1為El，E2交流電壓的頻率，W2為E3，E4交流電壓的頻率，t為時間。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
[0009]本發(fā)明利用壓電陶瓷逆壓電效應驅動超聲電機，并將泥濘環(huán)境作為定子，超聲電機本體為動子，結構簡單，體積小，除了直線運動外，還可以在垂直方向移動，從而調整超聲電機前進方向，在泥濘中到達任意位置。與用電磁電機相比較，體積小，無電磁干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定，其中:
[0011]圖1是本發(fā)明超聲電機結構示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的T型超聲電機豎片方向(X-Z方向)上二階模態(tài)；
[0013]圖3是本發(fā)明T型超聲電機橫梁方向(y_z方向)上二階模態(tài)；
[0014]圖4是橫梁兩端橢圓運動(y-ζ方向)使得超聲電機在沿豎片(y方向)運動的示意圖；
[0015]圖5是橫梁兩端橢圓運動(x-z方向)使得超聲電機在沿橫梁(X方向)運動的示意圖。

【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017]參考圖1，如圖1所示，本發(fā)明的一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機，包括振動體和壓電陶瓷，及為壓電陶瓷提供交流電的驅動器，所述的振動體為T型薄片，T型薄片的橫梁5上表面貼有一塊壓電陶瓷片1，T型薄片的豎片4表面上分別貼有壓電陶瓷片2和壓電陶瓷片3，壓電陶瓷片2靠近T型薄片的橫梁5的1/3處，壓電陶瓷片3離T型薄片的橫梁5的3/2處；壓電陶瓷片2和壓電陶瓷片3的寬度與T型薄片的豎片4的寬度相同，長度為T型薄片的豎片4長度的1/4長；壓電陶瓷片I的極化方向為負極與T型薄片粘結；壓電陶瓷片2極化方向與壓電陶瓷片3的方向相反，壓電陶瓷片2極化方向負極與T型薄片粘結，壓電陶瓷片3則是正極與T型薄片粘結。
[0018]當需要該超聲電機前后直線運動時，運動是有T型薄片的橫梁的兩端做橢圓運動，這時是壓電陶瓷I受到正弦電壓激勵，使得橫片產生前后運動，同時壓電陶瓷片2和3分別受到相位相差90°正弦電壓激勵，使得T型豎片工作在二階模態(tài)上，此時橫梁的兩端在前后方向上合成橢圓運動，使得該電機能向前運動。
[0019]當需要該超聲電機向左右運動時，要改變三塊壓電陶瓷的驅動頻率，使得橫片橫向工作在二階模態(tài)上，這時橫向的兩端在左右合成橢圓運動，使得該電機向左右運動。
[0020]其預壓力由電機本體自身重量提供。
[0021]本發(fā)明的超聲電機需要向前后直線運動時，壓電陶瓷片I和壓電陶瓷片2上通過正弦交流電壓E1 = Vsin (W1O ,在壓電陶瓷片3上施加E2 = Vcos (w^),本例中為38khz,使得T型薄片的豎片4方向上產生2階振動(如圖2所示出)，T型薄片的橫梁5上產生前后振動，在T型薄片的橫梁5兩端產生沿豎片4(y-z方向)上的橢圓運動，使超聲電機產生豎片4方向上運動，如圖4所示出的。
[0022]當需要超聲電機產生左右運動時，則在壓電陶瓷片I上施加正弦交流電壓E3 =Vsin (w2t)，使得在T型薄片的橫梁5上產生2階振動(如圖3所示出)，在壓電陶瓷片2和壓電陶瓷片3上施加E4 = Vcos (w2t)電壓，使得T型薄片的橫梁5產生橫向伸縮，使得T型薄片的橫梁5兩端產生沿T型薄片的橫梁5(x-z方向)上的橢圓運動，使得超聲電機在橫向上產生運動，如圖5所示出的。
[0023]以上實例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機，包括振動體和壓電陶瓷，及為壓電陶瓷提供交流電的驅動器，其特征在于，所述的振動體為I型薄片，I'型薄片的橫梁(5)上表面貼有一塊壓電陶瓷片(1),1型薄片的豎片(4)表面上分別貼有壓電陶瓷片(2)和壓電陶瓷片(3),壓電陶瓷片⑵靠近I型薄片的橫梁⑶的1/3處，壓電陶瓷片⑶離I型薄片的橫梁(5)3/2處；壓電陶瓷片(2)和壓電陶瓷片(3)的寬度與I型薄片的豎片(4)的寬度相同，長度為！'型薄片的豎片(4)長度的1/4長；壓電陶瓷片(1)的極化方向為負極與I型薄片粘結；壓電陶瓷片(2)極化方向與壓電陶瓷片(3)的方向相反，壓電陶瓷片(2)極化方向負極與I'型薄片粘結，壓電陶瓷片(3)則是正極與I型薄片粘結。
2.一種如權利要求1所述的一種用于泥濘環(huán)境行走的超聲電機的使用方法，其特征在于， 當超聲電機需要向前后直線運動時，壓電陶瓷片(1)和壓電陶瓷片(2)上通過正弦交流電壓4 = ^ 8111(?^)，在壓電陶瓷片⑶上施加22 = V 008 (^1:), I'型薄片的豎片⑷方向上產生2階振動，I'型薄片的橫梁(5)上產生前后振動，在I型薄片的橫梁(5)兩端產生沿豎片(4)上的橢圓運動，使超聲電機產生豎片(4)方向上運動； 當需要超聲電機產生左右運動時，則在壓電陶瓷片(1)上施加正弦交流電壓23 二乂8111(^0，使得在I型薄片的橫梁(5)上產生2階振動，在壓電陶瓷片(2)和壓電陶瓷片(3)上施加24 = V 008 (^1:)電壓，使得了型薄片的橫梁(5)產生橫向伸縮，使得了型薄片的橫梁(5)兩端產生沿I型薄片的橫梁(5)上的橢圓運動，使得超聲電機在橫向上產生運動；其中， 4為頻率為[、電壓為V伏的正弦交流電壓，22為頻率為[、電壓為V伏的余弦交流電壓，23為頻率為切2、電壓為V伏的正弦交流電壓，24為頻率為切2、電壓為V伏的余弦交流電壓，V為交流電壓的幅值，％為21、22交流電壓的頻率，12為23、24交流電壓的頻率，1:為時間。
【文檔編號】H02N2/04GK104362894SQ201410614544
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權日:2014年11月4日
【發(fā)明者】鄭偉, 趙淳生 申請人:福建工程學院