[發(fā)明專(zhuān)利]具有轉(zhuǎn)軸位置清零功能的超聲電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210266152.7
• 申請(qǐng)日: 2012-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102843065A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊淋;朱華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京萬(wàn)瑪超聲電機(jī)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02N2/10
• 分類(lèi)號(hào): H02N2/10;H02N2/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲電機(jī)，尤其是一種具有轉(zhuǎn)軸位置清零功能的超聲電機(jī)。

背景技術(shù)

超聲電機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)的新型動(dòng)力輸出裝置。與電磁電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、低速大轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)快（毫秒級(jí)）、斷電自鎖、位置和速度控制性好、不受電磁干擾以及低噪聲運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。而常用的超聲電機(jī)，一般都不會(huì)配備指示轉(zhuǎn)軸位置的設(shè)備，因此，在通信設(shè)備行業(yè)使用中，由于空間尺寸的限制，無(wú)法安裝位置傳感器等檢測(cè)裝置，導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法使用。

另外，縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)是超聲電機(jī)的一大分類(lèi)，對(duì)它的研究大致可追溯到20世紀(jì)的80年代末，到目前為止，其結(jié)構(gòu)種類(lèi)已不下于幾十種。縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)通常含有兩個(gè)振子—縱振子和扭轉(zhuǎn)振子，縱、扭轉(zhuǎn)振子分別激發(fā)出兩個(gè)相互垂直的振動(dòng)。但是其中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)需要扭振陶瓷片來(lái)激勵(lì)，而扭振陶瓷片加工工藝復(fù)雜，成本高，從而造成電機(jī)成本居高不下，不利于電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有轉(zhuǎn)軸位置清零功能的超聲電機(jī)，其首要技術(shù)目的是在轉(zhuǎn)軸上配置位置清零裝置，以對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的位置清零功能。本發(fā)明的次要技術(shù)目的是提供一種縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)化器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中常用縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)具有的不足，致使本發(fā)明所述超聲電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、輸出力矩大并且無(wú)需扭振陶瓷片即可工作在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案：

一種具有轉(zhuǎn)軸位置清零功能的超聲電機(jī)，包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件，定子組件包括配重和壓電振子，轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承支撐在定子組件內(nèi)腔，且轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)軸的一端，且轉(zhuǎn)子和定子組件之間通過(guò)彈性組件提供預(yù)壓力，所述轉(zhuǎn)軸配置有位置清零裝置，該位置清零裝置包括開(kāi)關(guān)簧片以及開(kāi)關(guān)底座，所述開(kāi)關(guān)底座固定安裝在配重上，而開(kāi)關(guān)簧片則與轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)連接，所述開(kāi)關(guān)簧片隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，與開(kāi)關(guān)底座接通和解離。

所述位置清零裝置還包括開(kāi)關(guān)啟合部件，該開(kāi)關(guān)啟合部件與轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)連接；所述開(kāi)關(guān)簧片一端與配重固定，另一端則活動(dòng)設(shè)置，且開(kāi)關(guān)簧片的活動(dòng)端與開(kāi)關(guān)啟合部件聯(lián)動(dòng)連接；開(kāi)關(guān)啟合部件隨著轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)簧片和開(kāi)關(guān)底座之間的接通和解離。

所述開(kāi)關(guān)啟合部件為設(shè)置于轉(zhuǎn)軸端部的橫截面呈弓形設(shè)置的弓形軸體；開(kāi)關(guān)底座固定安裝在配重端面，而弓形軸體則沒(méi)出配重端面設(shè)置，開(kāi)關(guān)簧片的一端與配重端面固定，另一端則跨過(guò)弓形軸體后活動(dòng)設(shè)置；所述弓形軸體隨著轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)弓形軸體的弧面與開(kāi)關(guān)簧片相觸時(shí)，開(kāi)關(guān)簧片的活動(dòng)端和開(kāi)關(guān)底座處于解離狀態(tài)；當(dāng)弓形軸體的弦面與開(kāi)關(guān)簧片相對(duì)時(shí)，開(kāi)關(guān)簧片的活動(dòng)端和開(kāi)關(guān)底座處于接通狀態(tài)。

所述開(kāi)關(guān)簧片的活動(dòng)端與開(kāi)關(guān)底座之間具有相配合的搭接結(jié)構(gòu)，該搭接結(jié)構(gòu)包括搭構(gòu)以及凹槽，所述凹槽開(kāi)設(shè)在開(kāi)關(guān)底座，而搭構(gòu)則設(shè)置于開(kāi)關(guān)簧片的活動(dòng)端。

所述壓電振子包括縱振壓電陶瓷片組件以及能夠?qū)⒖v振壓電陶瓷片組件受激勵(lì)電源激發(fā)的1階縱振模態(tài)轉(zhuǎn)換為2階扭振模態(tài)的縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換器；縱振壓電陶瓷片組件以及縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于配重和轉(zhuǎn)子之間，且縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有摩擦層。

所述縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換器包括橫截面呈圓環(huán)狀的柱體以及開(kāi)設(shè)在該圓環(huán)狀柱體外壁面的復(fù)數(shù)條螺旋切槽；各螺旋切槽均布在圓環(huán)狀柱體的外壁面，且各螺旋切槽的寬度、深度、長(zhǎng)度一致。

所述螺旋切槽的截面呈矩形、三角形或梯形，從波動(dòng)角度考慮，矩形截面更利于縱扭波的折射和反射，從而具有更好的縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換效果；且螺旋切槽的螺旋半徑為其所在圓柱體的半徑，螺距范圍為其所在圓柱體長(zhǎng)度的1/2到4/5。

所述配重包括端部配重塊以及與端部配重塊連接成一體的配重螺柱，所述配重螺柱與模態(tài)轉(zhuǎn)換器內(nèi)螺紋連接，而縱振壓電陶瓷片組件壓緊在縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換器和端部配重塊之間。

所述彈性組件包括卡簧和硅膠彈性墊片，所述卡簧卡接在轉(zhuǎn)軸的軸體上，而硅膠彈性墊片則壓設(shè)在卡簧和轉(zhuǎn)子之間。

根據(jù)以上的技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明在轉(zhuǎn)軸上配置位置清零裝置，該位置清零裝置包括開(kāi)關(guān)簧片、開(kāi)關(guān)底座以及開(kāi)關(guān)啟合部件，開(kāi)關(guān)啟合部件與轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)連接，且開(kāi)關(guān)啟合部件伴隨著轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)簧片、開(kāi)關(guān)底座之間的接通或者斷開(kāi)，因此，本發(fā)明所述位置清零裝置可以用于判斷轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸位置清零功能；