[實用新型]調心式雙振子行波型超聲波電機

有效

• 申請號: 201220258555.2
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN202634317U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 王宏祥;田東閣;李治辰;何勍
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: H02N2/16
• 分類號: H02N2/16;H02N2/12
• 代理公司: 錦州恒大專利事務所 21222
• 代理人: 陳明

技術領域

本實用新型屬于一種超聲頻壓電驅動裝置，特別涉及一種調心式雙振子行波型超聲波電機。

背景技術

超聲波電機是20世紀80年代發展起來的一種全新概念的微特電機。其工作原理是利用壓電材料的逆壓電效應，激發振子在超生頻段內的微幅振動，并通過振子與動子之間的摩擦作用將振動轉換成動子的直線或旋轉運動，輸出功率，驅動負載。超聲波電機與傳統的電磁電機相比，它具有結構簡單、靈活、運動形式多樣、斷電自鎖、慣性小、響應快、控制特性好等特性。同時，超聲波電機還具有低速、扭矩/體積比大的優點。在現有技術中，旋轉行波型超聲波電機由殼體、端蓋、輸出軸及一個振子和一個動子構成，振子相當于普通電動機的定子，動子相當于普通電動機的轉子，在振子一側的端面上粘貼有由兩組壓電陶瓷片構成的圓環形的壓電元件，振子另一側的端面與動子的一個端面緊密接觸，形成摩擦驅動面。將高頻、交變sin、cos信號施加于壓電元件上，就激發出驅動振子彈性體的彎曲振動行波，當彎曲行波在振子的圓周上傳播時，振子圓周上的任一質點在一個周期內的軌跡都是橢圓形，且橢圓旋轉方向為逆時針。由于動子緊壓在振子表面并與波峰接觸，且振子各波峰處粒子旋轉方向相同，因而動子就在摩擦力的驅動下逆著行波傳播方向運動，將振子表面質點的微觀橢圓運動轉化為動子的宏觀運動，最終，實現超聲波電機的旋轉運動。當行波傳播方向改變時，質點微觀橢圓軌跡也同時換向，動子沿相反的方向運動。這種超聲波電機存在的主要問題是，摩擦驅動面為單個面，因而驅動力矩小，在一定程度上限制了其應用。中國專利“CN202231635U”公開了一種“雙振子并聯式行波型超聲波電機”。它包括固定底座、端部座板、振子、動子及輸出軸，它在動子的兩側分別安裝有一個振子，構成雙振子行波型超聲波電機。該超聲波電機在每個動子的兩側都設置一個摩擦驅動面，形成雙面驅動，增大了驅動力矩，提高了超聲波電機的功率。但超聲波電機的額定功率通常都比較小，一般只有幾瓦。由于機械加工中不可避免的加工誤差和裝配中產生的偏差，常會導致振子與動子的接觸界面預壓力分布不均，進而導致超聲波電機的空載速度波動率上升、穩定輸出性能下降、壽命降低等問題。因此，如何使轉子與動子接觸面的預壓力均勻分布，提高超聲波電機的輸出性能和穩定性，進一步提高超聲波電機的使用壽命是人們關心、并需要解決的問題。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是，克服現有超聲波電機存在的穩定輸出性能差、使用壽命短的問題，提供一種穩定輸出性能好、使用壽命長的調心式雙振子行波型超聲波電機。

本實用新型包括固定底座、端部座板、振子、動子及輸出軸，動子安裝在輸出軸上，輸出軸通過軸承安裝在固定底座和端部座板上，振子有二個，分別安裝在動子的兩側，振子外側端面上粘貼有壓電元件，振子內側端面與動子的端面緊密接觸，構成雙面摩擦驅動，其特殊之處是，在振子外側端面中心有一個球面凹坑，在振子與固定底座及端部座板之間安裝有調心基座，調心基座上有與振子上的球面凹坑相配合的球面，以調節振子與動子接觸面上的預壓力，在固定底座和端部座板上還分別安裝有與振子相配合的導向限位螺釘。

在端部座板的外圓周上有若干個凸起，在固定底座的一側有若干個與端部座板上的凸起相配合的凹槽，對端部座板起到導向限位作用。

本實用新型的優點在于，在固定底座、端部座板與振子之間安裝調心基座，利用調心基座上的球面及振子外側端面中心的球面凹坑對加工誤差和裝配中產生的偏差自動進行調整，確保振子與動子的接觸面均勻接觸，從而使振子與動子接觸面的預壓力均勻分布，提高了超聲波電機的穩定輸出性能，降低了超聲波電機的空載速度波動率，進而延長了超聲波電機的使用壽命。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是圖1的右視圖；

圖3是本實用新型振子的結構示意圖；

圖4是圖3的左視圖；

圖5是圖3的右視圖；

圖6是本實用新型調心基座的結構示意圖；

圖7是圖6的左視圖；

圖8是本實用新型固定底座的結構示意圖；

圖9是圖8的右視圖；

圖10是本實用新型端部座板的結構示意圖；

圖11是圖10的左視圖。

具體實施方式