[發明專利]彎扭型壓電超聲電機

有效

• 申請號: 201310588589.7
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103607136A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 郭輝;張軍偉;郝紫陽
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H02N2/12
• 分類號: H02N2/12
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 胡澎

技術領域

本發明涉及一種壓電超聲電機，具體地說是一種彎扭型壓電超聲電機。

背景技術

壓電超聲電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應，激發定子的超聲振動，利用定子的振動變形作用，推動與之接觸的轉子旋轉。壓電超聲電機具有響應迅速、易于小型化等優點，在微小型機電裝置的驅動控制領域有著很好的應用前景。目前已有的超聲電機分成行波型和駐波型兩類。CN02217486.9號專利公開了一種“縱扭復合型超聲波電機”，該電機是一種結構呈柱狀的駐波旋轉超聲電機，該電機定子由下金屬環、壓電陶瓷扭振子、中間金屬體、壓電陶瓷、上金屬環等組成。電機定轉子通過芯軸相連，使定轉子相互壓緊，通過施加同頻但不同相位的交流電信號，分別作用于縱振子和扭振子，且施加的電信號頻率是定子整體的諧振頻率，從而使定子產生縱振動和扭振動，以推動轉子轉動。該電機雖然具有輸出力矩較大等優點，但電機定子的縱振和扭振的激發是分別依靠縱振和扭振兩種振子，而且要求兩種振子必須同頻。但在電機工作過程中，因為發熱等原因的影響，會發生頻率漂移，而這種頻率漂移就會使扭振與縱振不能保持同頻，從而影響電機的工作穩定性。另外，扭振子的加工成本較高，使得壓電超聲電機的制作成本提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種彎扭型壓電超聲電機，以解決由于縱振子和扭振子的存在而使得壓電超聲電機的工作穩定性難以保證的問題。

本發明是這樣實現的：一種彎扭型壓電超聲電機，由前支座與后支座相對扣合成電機殼體，在所述前支座與所述后支座上分別開有孔口相對的芯孔，在兩個所述芯孔中分別裝有軸承，轉子的兩端支撐連接在兩個所述芯孔中的所述軸承上；在所述前支座與所述后支座之間的扣合空腔中還裝有定子，所述定子的形狀是在外方內圓的外框與圓環狀內框之間接有沿所述內框的圓周均布的四條輻板，四條所述輻板沿圓周的朝向相同，并分別與所述內框相切；所述定子內框的內圓面套接在所述轉子的外圓面上；所述壓電陶瓷片有四片，分貼在所述定子外框的四個端側面上。

所述定子中的四條所述輻板分別與所述外框上相鄰的外側邊相平行。

所述壓電陶瓷片與所述定子外框端側面的大小和形狀相同。

在所述定子內框的內圓面上開有若干與圓心線平行的凹槽，相鄰所述凹槽的間距相等。?

本發明將電機定子設計成為內、外框結合的雙層嵌套式結構，四個壓電陶瓷片粘接在定子外框的四個端側面，利用壓電陶瓷片的逆壓電效應，使外框產生變形。當激勵電壓頻率為給定值時，電機定子即出現給定模態。在此給定模態下，定子外框出現彎曲變形，定子內框出現扭轉與彎曲兼有的復合變形，此復合變形中的彎曲變形使電機定子與轉子在一個周期內分別保持1/4周期的接觸狀態，而扭轉變形則使電機定子在一個周期內同樣保持1/4周期的接觸狀態。上述兩個變形的頻率相同且相位相同，因此定子與轉子接觸的1/4周期，定子的扭轉方向始終沿圓周的相同方向，由此帶動電機轉子實現連續轉動。

本發明由于在給定模態下的彎曲變形與扭轉變形均在雙層嵌套式結構的定子上產生，沒有傳統的壓墊超聲電機中的縱振子與扭振子的結構設置，因而頻率可以完全一致，有利于提高電機運行的穩定性。此外，由于定子外框在給定模態下的彎曲變形實現容易，因此使得壓電陶瓷片的制作更加容易，激發效果更好，由此可降低制作成本，提高電機效率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是電機定子的結構示意圖。

圖3是圖2的A-A向剖視圖。

圖4是壓電陶瓷片的極化分區圖。

圖5是定子振動模態的振型圖。

圖中：1、定子，2、轉子，3、前支座，4、后支座，5、螺釘，6、軸承，7、端蓋，8、外框，9、內框，10、輻板，11、凸齒棱，12、壓電陶瓷片。

具體實施方式

本發明包括定子1，轉子2。壓電陶瓷片12粘貼于定子外框的四個端側面，壓電陶瓷片12與定子外框端側面的形狀、大小均相同。