[實用新型]一種小型一體式并聯(lián)旋轉(zhuǎn)超聲電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220573948.2
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN203039613U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡正旭;姚志遠(yuǎn);簡月
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種由多個復(fù)合振子一體式周向?qū)ΨQ并聯(lián)而成的旋轉(zhuǎn)超聲電機，屬超聲電機領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

直線超聲電機是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展和應(yīng)用的一種新型微電機，它利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)和彈性體的超聲振動，并通過定子和動子之間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動轉(zhuǎn)換成動子的宏觀直線（旋轉(zhuǎn)）運動，直接推動負(fù)載。目前國內(nèi)直線超聲電機的發(fā)展很快。在中國專利網(wǎng)上，有多項關(guān)于直線超聲電機的專利。這其中，桿結(jié)構(gòu)直線超聲電機備受關(guān)注，這是因為該電機的定子是由蘭杰文振子構(gòu)成的。蘭杰文振子利用縱振，有明確的節(jié)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(xù)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(gòu)成。專利【201010556088.7】提出基于直線超聲電機的柔性夾持技術(shù)，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(jié)構(gòu)。隨著近年來直線超聲電機在機器人、航空航天領(lǐng)域等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，直線超聲電機的問題也慢慢暴露出來，其中之一就是單個電機的輸出力不足，在某些需要大輸出力的應(yīng)用場合不能滿足要求，這就促使了對大推力直線超聲電機的研究。目前對于大推力直線超聲電機的研究主要集中在兩個方面：?

一是增大直線超聲電機的體積。但根據(jù)直線超聲電機的特性，在小體積的情況下電機才能有較大的優(yōu)勢，電機體積變大之后輸出力并沒有提高很多，而且超聲電機應(yīng)用的場合一般對體積都有所限制，所以僅僅增加電機的體積并不能解決問題。?

二是將直線超聲電機并聯(lián)使用。在保持單個電機體積不變的情況下，增加驅(qū)動電機的數(shù)目來提高整體輸出力能比增加電機體積獲得的效果要好。目前直線超聲電機并聯(lián)方式多采用由多個電機小平臺組裝成并聯(lián)平臺，裝夾繁瑣，推重比低。?

直線超聲電機的并聯(lián)性能研究對直線超聲電機的要求較高，國內(nèi)由于超聲電機的研究起步較晚，所以目前這類研究以國外為主。1998年，Kurosawa提出的一種直線型超聲電機并聯(lián)方案，該方案利用三個直線超聲電機同時驅(qū)動一個大圓盤，應(yīng)用于大型天文望遠(yuǎn)鏡的精密驅(qū)動系統(tǒng)中；德國Mracek等人對直線超聲電機如何協(xié)調(diào)一致的運行也做了一些初步的研究，主要利用改變并聯(lián)直線超聲電機的驅(qū)動方式，研究直線超聲電機在并聯(lián)條件下的整體?輸出新能。?

國內(nèi)對于超聲電機的并聯(lián)研究利用了目前比較成熟的60行波電機，該方案將電機由單定子、單轉(zhuǎn)子改為雙定子、雙轉(zhuǎn)子并聯(lián)輸出，通過實驗得出與相同尺寸的單定子旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機性能相比，扭矩和空轉(zhuǎn)速度都提高了一倍多。?

盡管目前對于超聲電機并聯(lián)有了一定的研究和應(yīng)用，但均不夠系統(tǒng)和深入，特別是目前還沒有系統(tǒng)的理論解決多個直線超聲電機分體式并聯(lián)效率不夠理想的問題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題的不足，提出一種高能量密度、多振子一體式并聯(lián)旋轉(zhuǎn)超聲電機，在縱向尺寸上很薄的情況下，仍可以提供較大的輸出力矩的小型一體式并聯(lián)旋轉(zhuǎn)超聲電機。?

本實用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種小型一體式并聯(lián)旋轉(zhuǎn)超聲電機，包括定子（1）和作為軸承的動子（2），所述定子由N個復(fù)合振子并聯(lián)組成，其中N≥3，所述復(fù)合振子通過柔性支持元件（3）相連接，且復(fù)合振子圍繞動子（2）沿周向?qū)ΨQ放置；所述每個復(fù)合振子由兩個蘭杰文振子成一定角度互相交叉構(gòu)成；同時該兩個蘭杰文振子頭部聯(lián)為一體形成復(fù)合振子的驅(qū)動足(13)，且所述蘭杰文振子均在同一個平面上；每個蘭杰文振子由彈性體(11)以及壓電陶瓷片(12)組成，所述壓電陶瓷片的正極朝外，負(fù)極指向彈性體(11)的基體表面。?

優(yōu)選的：所述定子采用同頻激勵的并聯(lián)激勵方式。?

優(yōu)選的：所述各復(fù)合振子的同一側(cè)的蘭杰文振子為一組，兩組陶瓷片分別施加同頻率，等電壓，π/2相位差的正弦激勵信號，同時激發(fā)出電機的縱振模態(tài)與彎振模態(tài)。?

優(yōu)選的：所述柔性支持元件由用于固定定子及施加預(yù)壓力的柔性鉸鏈(31)和用于固定整個電機的固定端（32）構(gòu)成；所述柔性鉸鏈（31）設(shè)計在彈性體（11）縱振節(jié)面處，而所述固定端設(shè)置于所述柔性鉸鏈的外側(cè)上，同時所述固定端之間相間有一個復(fù)合振子。?

優(yōu)選的：所述N個驅(qū)動足在以動子運動方向的平面內(nèi)形成一個圓，且所述動子的直徑大于該圓的直徑。?

優(yōu)選的：所述每個復(fù)合振子的兩個蘭杰文振子的交叉角度在0°-180°之間。?