[實用新型]一種基于連續變幅桿原理的扇形直線超聲電機

有效

• 申請號: 201220573933.6
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN202997967U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 江超;姚志遠;簡月
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本實用新型涉及涉及一種基于連續變幅桿原理的扇形直線超聲電機，屬于超聲電機技術領域。

背景技術

直線超聲電機是20世紀80年代迅速發展起來的一種新型微特電機，它是利用壓電元件的逆壓電效應和彈性體的超聲振動，通過定子和動子之間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動轉換成動子的宏觀直線（旋轉）運動，直接推動負載。它具有結構緊湊、低速大扭矩、響應快、定位精度高和電磁兼容性等優點。在航空航天、武器裝備和精密驅動領域有著廣泛的應用前景。目前國內直線超聲電機的發展很快。在中國專利網上，有多項關于直線超聲電機的專利。

這其中，桿結構直線超聲電機備受關注，這是因為該電機的定子是由蘭杰文振子構成的。蘭杰文振子利用縱振，有明確的節點。它具有很高的能量傳輸效率，并有利于夾持。專利【200810124426.2】提出基于連續變幅桿原理的K形直線超聲電機，該電機的定子有2個對稱的蘭杰文振子構成。專利【?201020621017.6】提出基于直線超聲電機的柔性夾持技術，它是通過柔性圓弧片段將所有壓電振子連接起來，并通過柔性圓弧片段將振子與帶有圓形通孔的固定端相連接，從而簡化了的夾持結構。上述電機的定子僅僅是有兩個蘭杰文振子構成，其定子的空間利用率低。本實用新型提出利用2n個對稱的蘭杰文振子構成電機的定子，并在空間呈現扇形結構。該電機能夠提高定子的空間利用率，增加定子的能量密度和輸出力。

發明內容

本發明針對上述問題的不足，提出一種空間利用率高，且能夠增加定子的能量密度和輸出力的基于連續變幅桿原理的扇形直線超聲電機。

本實用新型為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種基于連續變幅桿原理的扇形直線超聲電機，所述電機的定子由2n(n>1)個蘭杰文振子以一定的角度交叉組成扇形結構；所述蘭杰文振子包括振子基體和壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片設置于振子基體上；所述振子基體包括作為直桿的后端部和作為連續變截面桿的前端部，同時所述后端部與前端部的交界面為連續截面，所述前端部呈現由后向前漸縮的狀態，所述蘭杰文振子的前端部柔性鉸鏈為一體形成驅動足，而后端部呈扇形分開；所述蘭杰文振子后端部之間通過柔性圓弧片段相連接，外側的兩個蘭杰文振子后端部通過柔性圓弧片段與帶有圓形通孔的固定端相連接；所述同一邊的蘭杰文振子分為一組，利用相位差為????????????????????????????????????????????????的兩同頻正弦信號同時激勵左右兩組蘭杰文振子。

優選的：所述蘭杰文振子包括振子基體和兩片壓電陶瓷片，所述兩片壓電陶瓷片沿振子基體后端部的內側與振子基體粘接在一起，所述壓電陶瓷片的正極朝外，負極指向振子基體表面。

優選的：所述蘭杰文振子包括振子基體、四片壓電陶瓷片和兩片電極金屬片，每兩片壓電陶瓷片和一片電極金屬片組成一組，分別置于振子基體上的柔性夾持件的兩側，且每片電極金屬片夾在兩片壓電陶瓷片之間；所述蘭杰文振子前端部通過螺栓將其與電極金屬片、壓電陶瓷片、柔性夾持件和后端部裝配連接在一起構成前端蓋；所述壓電陶瓷片的正極與金屬片相連接，其負極與地相連接。

優選的：所述地相為蘭杰文振子的前端部、后端部和柔性夾持件。

優選的：所述2n個蘭杰文振子分為兩組，所述n個同側的蘭杰文振子為一組，形成定子的A相，而另n個同一側的蘭杰文振子為一組，形成定子的B相；所述A相接正弦信號，B相接余弦信號。

優選的：所述蘭杰文振子連接面的面積遠小于其周圍的振子截面積，從而形成柔性鉸鏈。

優選的：所述驅動足處加工有一個以上的孔。

本實用新型的一種基于連續變幅桿原理的扇形直線超聲電機，相比現有技術，具有以下有益效果：由于所述電機的定子由2n(n>1)個蘭杰文振子以一定的角度交叉組成扇形結構，且由于直線超聲電機主要有板結構和桿結構兩種形式。板結構直線超聲電機為扁平形式，結構簡單，在特定場合能發揮作用。桿結構直線超聲電機利用蘭杰文振子可以產生大的輸出力和高的輸出效率。重要是，蘭杰文振子有明確的縱振節點，有利于電機的加持和預壓力加載。因此本項專利結合這兩種直線超聲電機的特點，利用多個蘭杰文振子設計直線超聲電機。一方面該電機的主體結構為桿結構的蘭杰文振子，另一方面其外觀結構為板結構。所以該電機結構簡單、有明確的加持點和高的效率，并具有扁平的結構形式。