[實用新型]一種壓電超聲和電磁混合驅動的電機

無效

• 申請號: 200820166803.4
• 申請日: 2008-10-21
• 公開（公告）號: CN201303293Y
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 楊德亮;魏燕定;陳波揚;周豪;周冠雄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02K29/06;H02K57/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及無刷直流力矩電機，尤其是涉及一種壓電超聲和電磁混合驅動的電機。

背景技術

傳統的電磁電機，由于繞組的結構原因，難以實現低速大轉矩，而且減速主要使用剎車片等大型的剎車機構，響應速度慢；如果為獲得控制系統所要求的低速大轉矩的特性，往往需要使用減速傳動機構，大大增加了機械部件的復雜性和重量而且減速齒輪對驅動系統的反沖效應，對進給量的放大效應以及對驅動控制的柔性影響也是不可避免的，嚴重阻礙了控制系統的快速性和精確性的提高。

超聲波電機(Ultrasonic?Motor，簡稱USM)是近年發展起來的一種新型微特電機，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應和超聲振動，將彈性材料的微觀形變通過共振放大和摩擦耦合轉換成轉子或滑塊的宏觀運動。他與電磁電機相比有很多優點：易調速，控制精度高，低速區平穩脈動小，實現直接驅動，單位質量輸出力矩大，響應速度極快，結構設計靈活，緊湊簡單，噪聲小，無電磁干擾，停電后具有摩擦自鎖功能等。但是由于超聲波電機的輸出力矩、轉速特性與激振頻率、電壓、相位和外界負載相關，具有較大的非線性性，至今還無法建立一個精確的數學控制模型，所以在保證一定輸出扭矩的前提下調速很困難，調速的范圍也較小；可靠性低和壽命也限制了其應用范圍和發展。

因此如何更好地應用電磁驅動技術和壓電超聲驅動技術的優點，揚長避短，互相補充，設計一種高功率質量比、高動態響應性、高控制精度、低速大力矩直接驅動、小體積和無源自鎖的電機具有非常重要的實際價值。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種壓電超聲和電磁混合驅動的電機，可以實現低速、大力矩，具有無源自鎖，響應速度快等目的。

本實用新型采用以下技術方案：

將輸出軸的一端支承在電機后端蓋上，輸出軸的另一端支承在電機前端蓋上，兩端蓋間裝有硅鋼片并用連接螺釘連接成一整體，硅鋼片上繞有電磁定子繞組，電磁定子繞組面對的輸出軸軸環上安裝復用轉子，電磁驅動線圈接線端安裝在電機前端蓋上并伸出在外，傳感器轉子安裝在輸出軸上靠近電機后端蓋，正對的傳感器定子固定在電機后端蓋上，電機前端蓋內側開有薄壁環形的套筒，套筒上依次裝有環形的扭振壓電片和縱振壓電片，用環形的壓電驅動定子壓緊，扭振和縱振壓電片接線端安裝在電機前端蓋上并伸出在外，法蘭安裝在輸出軸的軸環上，緊靠在復用轉子左側，預緊彈簧安裝在復用轉子和復用轉子右側的軸環之間，通過緊固螺栓連接復用轉子和法蘭并壓緊壓電驅動定子，復用轉子和壓電驅動定子之間裝有耐磨材料。

與背景技術相比具有的有益效果是：

1、充分利用無刷直流力矩電機的本體，幾乎沒有體積的擴大，充分整合兩種驅動的優點；

2、電器時間常數小，動態相應速度快，低速響應速度可以達到毫秒級、線性度好、精度高、結構緊湊、運行可靠、可以獲得很好的精度和動態性能；

3、易調速，啟動和低速的時候兩種驅動方式同時進行，輸出力矩大、低速區平穩無脈動；控制上可以實現步進，而且定位精度很高。

4、在高速運行的時候，可以提高縱振動壓電片的振動頻率，靠超聲波振動產生的懸浮能力將USM轉子和定子分開，此時只有電磁驅動起作用，具有電磁驅動的調速范圍寬、調速穩定等優點；

5、無齒輪減速裝置產生的間隙，可以實現精確的定位；

6、具有摩擦自鎖功能，在需要停機時，可以摩擦制動，響應速度快。

附圖說明

附圖是本實用新型的電機裝配圖。

圖中：1.扭振和縱振壓電片接線端，2.扭振壓電片，3.輸出軸，4.前端蓋軸承，5.電機前端蓋，6.緊固螺栓，7.電子換向開關電路，8.電磁驅動線圈接線端，9.縱振壓電片，10.壓電驅動定子，11.復用轉子，12.法蘭，13.傳感器轉子，14.軸端擋圈，15.后端蓋軸承，16.電機后端蓋，17.預緊彈簧，18.連接螺釘，19.傳感器定子，20.硅鋼片，21.電磁定子繞組，22.耐磨材料，23.套筒。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。

如附圖所示的壓電超聲和電磁混合驅動新型電機。