[實(shí)用新型]單電信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙向旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320520876.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN203406802U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷振;李華;曹自洋;李艷;謝鷗;汪幫富;劉義生;吳永芝;呂自強(qiáng);劉嬌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號(hào): H02N2/12
• 分類號(hào): H02N2/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)的超聲電機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種單電信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙向旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)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(jī)，是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換的機(jī)電耦合裝置，通過定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。目前已有的旋轉(zhuǎn)型超聲電機(jī)中，普遍存在驅(qū)動(dòng)力矩小，軸向體積大、定轉(zhuǎn)子的內(nèi)外徑接觸區(qū)磨損差別大、工作可靠性低等問題。

單電信號(hào)驅(qū)動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲電機(jī)也是超聲電機(jī)的一種，它是利用一組壓電陶瓷元件的驅(qū)動(dòng)，通過特殊結(jié)構(gòu)的模態(tài)轉(zhuǎn)換器使定子產(chǎn)生具有兩種振動(dòng)模態(tài)分量的復(fù)雜振動(dòng)。如果這兩個(gè)振動(dòng)模態(tài)之間存在一定的相位差且頻率相近，定子和轉(zhuǎn)子接觸界面上定子的端面質(zhì)點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生橢圓軌跡振動(dòng)，從而通過定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦獲得轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)和扭矩。

在公開號(hào)為CN101860259A，發(fā)明名稱為《單電信號(hào)激勵(lì)旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)》的專利文獻(xiàn)中，公開了一種利用利用窗形錯(cuò)位模態(tài)轉(zhuǎn)換器將夾心式壓電振子產(chǎn)生的縱向振動(dòng)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)齒質(zhì)點(diǎn)橢圓振動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的超聲電機(jī)，該發(fā)明控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，裝配容易，但是其窗形錯(cuò)位模態(tài)轉(zhuǎn)換器制造難度較大，生產(chǎn)成本較高，且其只能進(jìn)行單向旋轉(zhuǎn)，這些問題制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用。

在公開號(hào)為CN101030740A，發(fā)明名稱為《單相驅(qū)動(dòng)的彎曲旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)》的專利文獻(xiàn)中，公開了一種機(jī)體的結(jié)構(gòu)呈錐狀的單相驅(qū)動(dòng)駐波旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)，該電機(jī)依靠六片沿軸向疊合在一起的壓電陶瓷片激發(fā)定子的振動(dòng)，六片壓電陶瓷片依靠壓緊螺母及壓軸套固定在中軸上。該電機(jī)雖然具有輸出力矩較大等優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且在壓電陶瓷片的壓緊過程中因壓緊螺母的螺旋運(yùn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn)力)極易造成壓電陶瓷片之間錯(cuò)位，難以保證相鄰壓電陶瓷片之間錯(cuò)位60度的技術(shù)要求；此外，該電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間不帶任何定位裝置，這使得定子與轉(zhuǎn)子兩者之間的接觸位置精度受到影響，進(jìn)而影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度的穩(wěn)定性；此類旋轉(zhuǎn)超聲電動(dòng)機(jī)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝較困難，成本較高、電機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度的穩(wěn)定性差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有超聲電機(jī)技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的單電信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙向旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)。

單電信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙向旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)，包括兩個(gè)相同的定子、一個(gè)轉(zhuǎn)子和一套正壓預(yù)緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)，定子包括心軸和依次套設(shè)在心軸上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片、橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器，心軸和橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器通過螺紋聯(lián)接后將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器壓緊固定。同時(shí)定子部分也是超聲電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換部分，將超聲電源輸出的超聲電能轉(zhuǎn)換為定子部分的超聲振動(dòng)能量。

所述的橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器為一體化結(jié)構(gòu)，包括下端的圓柱體部分和上端的驅(qū)動(dòng)齒部分，下端的圓柱體部分上設(shè)置有可以與外部結(jié)構(gòu)聯(lián)接用的法蘭盤，上端的驅(qū)動(dòng)齒部分在圓周方向均布設(shè)置在圓柱體部分的上端，每個(gè)驅(qū)動(dòng)齒沿徑向方向?yàn)樾毙ㄐ谓Y(jié)構(gòu)，該斜楔形原整體結(jié)構(gòu)沿徑向方向的投影為長(zhǎng)方形，沿超聲電機(jī)軸線方向其一側(cè)被切割掉一部分后形成斜楔形結(jié)構(gòu)，即形成斜楔形的兩個(gè)側(cè)面中，未被切割的一側(cè)面沿徑向的投影平行于超聲電機(jī)軸線，被切割過的另一側(cè)面沿徑向的投影與超聲電機(jī)軸線成3-40度夾角；所述的驅(qū)動(dòng)齒數(shù)量為3-12個(gè)。

使驅(qū)動(dòng)齒形成斜楔形結(jié)構(gòu)的目的是為了改變橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器的振動(dòng)模態(tài)，使其縱向振動(dòng)模態(tài)頻率和彎曲振動(dòng)模態(tài)頻率接近或相等，由于斜楔形結(jié)構(gòu)的存在，超聲電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生的縱向超聲振動(dòng)在傳遞到斜楔形驅(qū)動(dòng)齒末端后，在斜楔形結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)齒末端分解為一部分縱向振動(dòng)分量和一部分彎曲振動(dòng)分量，且兩振動(dòng)分量具有一定的相位差，進(jìn)而在斜楔形結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)齒的末端復(fù)合形成橢圓振動(dòng)軌跡，即轉(zhuǎn)換為橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)齒末端沿超聲電機(jī)圓周切向的縱彎復(fù)合超聲橢圓振動(dòng)。

轉(zhuǎn)子包括摩擦盤和軸承，軸承設(shè)置在摩擦盤內(nèi)部；正壓預(yù)緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)包括彈簧和支撐結(jié)構(gòu)，彈簧一端與一定子的法蘭盤固定，另一端與支撐結(jié)構(gòu)固定。

所述的兩個(gè)定子同軸設(shè)置，且定子上橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)齒端均朝向摩擦盤并和摩擦盤接觸，其中一個(gè)定子通過法蘭盤進(jìn)行固定，另一個(gè)定子通過法蘭盤和彈簧一端連接，支撐結(jié)構(gòu)聯(lián)接在彈簧另一端，通過調(diào)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)的位置，在兩個(gè)定子和轉(zhuǎn)子之間形成正壓預(yù)緊力。

更進(jìn)一步，所述橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)齒末端粘接有A摩擦材料。

更進(jìn)一步，所述摩擦盤上與驅(qū)動(dòng)齒相接觸的兩個(gè)端面粘接有B摩擦材料。