[實用新型]小型柱體超聲波電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920292571.1
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN201570993U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 顧菊平;金龍;張華;華亮;秦申蓓;徐志科
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02N2/16
• 分類號: H02N2/16
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域：

本實用新型涉及一種小型柱體超聲波電機，屬于超聲波電機制造的技術領域。

背景技術：

超聲波電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應和超聲振動的新型微型電機，其中柱體行波型超聲電機屬于行波型超聲波電機的一種。柱體行波型超聲波電機的研究起步較晚，它采用蘭杰文振子結構，電機定子利用金屬匹配塊鎖緊壓電陶瓷，電機裝配不需要粘結，裝配工藝簡單，成本較低，便于自動化生產(chǎn)。柱體行波型超聲波電機采用蘭杰文振子結構，機械效率高。利用定子的搖頭運動并通過摩擦來驅動轉子，所以該電機定子直徑越小，搖頭振動的幅值越大，小型化更能顯示出這種電機的優(yōu)越性。因此柱體行波型超聲波電機在精密光學儀器、高精度跟蹤伺服控制裝置、照相機調焦等方面有廣泛的應用。

柱體行波型超聲波電機的定子結構、定子支撐方式、定轉子的固定方式在很大程度上影響電機共振模態(tài)、預壓緊力的分布、動力傳輸效率、電機運行性能，并直接影響到電機的微型化。現(xiàn)有的兩相柱體行波型超聲波電機定子多采用不對稱陶瓷位置，這在對稱幾何結構的定子中很難激勵出端面的對稱振動，兩相壓電陶瓷激振中心不一致對電機性能產(chǎn)生較大影響。

現(xiàn)有柱體電機轉子采用彈性支撐結構以提高電機運行性能，轉子與輸出軸固定并由軸輸出轉矩，定轉子固定一般通過彈簧和壓緊螺母來實現(xiàn)。由于柱體超聲波電機整體結構長度較長，因此轉軸輸出力矩式轉子組件需采用一對或兩對軸承支撐。而在定子的固定上，需采用螺紋配合機構實現(xiàn)上下匹配塊和壓電陶瓷的固定，并需采用固定底座將整個電機固定在待安裝位置上。以上這種方式結構復雜，連接件加工困難，影響到電機的微型化。

實用新型內容：

本實用新型的目的在于提供一種結構合理，能有效解決兩相模態(tài)兼并問題，穩(wěn)定性較好、固定方便、有利于微型化設計的小型柱體行波型超聲波電機。

本實用新型的技術解決方案是：

一種小型柱體超聲波電機，包括定子，其特征是：定子有與軸連接的定子上匹配塊和定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間夾持上、下壓電陶瓷片，上、下壓電陶瓷片均分割為四個分區(qū)，每個分區(qū)相互絕緣并都沿著陶瓷的厚度方向極化，并且相鄰分區(qū)反向極化，上、下壓電陶瓷片按極性相反疊在一起，在上、下壓電陶瓷片之間平均分布4個電極，即為4個極化區(qū)，激勵電壓通過電極片施加到壓電陶瓷上；在定子上匹配塊上端設有彈性轉子，彈性轉子和軸通過軸承連接，軸承上端設有固定螺母作為擋帽，固定螺母與軸承內圈間設有墊片，通過固定螺母及墊片施加預壓力，使定子與轉子面面接觸。

定子上匹配塊加工有放大彎曲振幅的開槽。

所述的4個電極均等分布在上壓電陶瓷片、下壓電陶瓷片之間，包括第一電極片、第二電極片、第三電極片和第四電極片；第一電極片和第三電極片為一對電極，第二電極片和第四電極片為一對電極，每對電極片對應的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對電極分別加上相位差為90度的正弦電信號和余弦電信號。

轉子上設有方便與齒輪連接的開槽。

本實用新型結構合理，電機的定子壓電陶瓷極化和激勵方式保證兩相壓電陶瓷激振中心一致、諧振頻率相同，可有效解決兩相模態(tài)兼并問題。電機采用固定主軸對定子組件進行軸向及徑向固定和支撐，轉子與主軸間采用軸承連接，轉子開槽以方便與齒輪連接，電機通過齒輪輸出力矩。可通過與固定軸進行螺紋配合連接實現(xiàn)整個電機的固定。本實用新型提出的小型柱體行波型超聲波電機具備柱體超聲波電機的全部優(yōu)點，而且它可有效解決兩相模態(tài)兼并問題，結構更為簡單、易于加工、穩(wěn)定性較好、固定方便、有助于電機的進一步微型化設計。

附圖說明：

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

圖1是本實用新型一個實施例的結構示圖。

圖2是壓電陶瓷片的裝配圖。

具體實施方式：

一種小型柱體超聲波電機，包括定子，定子有與軸2連接的定子上匹配塊6和定子下匹配塊1，定子上、下匹配塊之間夾持上、下壓電陶瓷片5、3，上、下壓電陶瓷片均分割為四個分區(qū)，每個分區(qū)相互絕緣并都沿著陶瓷的厚度方向極化，并且相鄰分區(qū)反向極化，上、下壓電陶瓷片按極性相反疊在一起，在上、下壓電陶瓷片之間均等分布4個電極4(即第一電極片41、第二電極片42、第三電極片43和第四電極片44)，即為4個極化區(qū)，激勵電壓通過電極片施加到壓電陶瓷上；在定子上匹配塊上端設有彈性轉子7，彈性轉子7和軸2通過軸承8連接，軸承上端設有固定螺母10作為擋帽，固定螺母與軸承內圈間設有墊片9，通過固定螺母及墊片施加預壓力，使定子與轉子面面接觸。定子上匹配塊加工有放大彎曲振幅的開槽。轉子上設有方便與齒輪連接的開槽。