[發明專利]一種角接觸球軸承支撐的超聲電機及定子與轉子預緊方法

有效

• 申請號: 201610480063.0
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN105897039B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 曲華杰;溫眾普;曲建俊;宋寶玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 高志光

技術領域

本發明涉及一種超聲電機及該電機的定子與轉子預緊方法，屬于壓電超聲電機領域。

背景技術

超聲電機是利用壓電材料的逆壓電效應，使定子在超聲頻段產生機械振動，通過定子和轉子之間的摩擦作用，將定子的振動轉換成轉子的宏觀的單方向轉動(或直線運動)。它打破了傳統電機的概念，具有高精度、結構靈活、容性負載無磁場干擾等獨特的性能。但現有的超聲電機結構限制了這些特性的發揮，因此研制出高回轉精度、結構更緊湊的超聲電機具有十分重要的意義。

公開號為CN102223104A，公開日為2011年10月19日，專利名稱為“螺母調節預壓力的旋轉型行波超聲電機”的發明專利在輸出軸下端通過螺紋方式安裝預緊螺母和防松螺母，通過控制預緊螺母在轉軸的中心線沿定子的方向移動距離控制定子與轉子之間的正壓力。這種正壓力的調節方式很簡單，但在反復拆裝鎖緊螺母和預緊螺母的過程中，螺母的壽命和超聲電機的精度都會受到影響；其次，反復對鎖緊螺母和預緊螺母進行拆裝也會導致螺母疲勞失效，電機的預緊力仍會下降。公開號為CN101123405A，公開日為2008年02月13日，專利名稱為“旋轉式超聲電機及其實現方法”的發明專利，利用緊定螺釘、蝶形彈簧、托盤和軸承構成電機的預壓力施加系統，通過調整兩端的蝶形彈簧的變形量來調節施加在轉子上的預壓力；另有公開號為：CN104868782A，公開日為：2015年06月02日，專利號為：“一種創新型行波型旋轉超聲電機”的發明專利，該專利所述超聲電機的端蓋與機體間放有若干環形墊片，定子基座與機體間通過碟簧提供的預壓力壓緊轉子軸轉盤，通過調節環形墊圈的數量可以使碟簧保持在零剛度范圍內，使預壓力穩定，以進一步提高超聲電機的輸出性能。該專利通過調整蝶形彈簧的變形量來調節預壓力，但在制造中蝶形彈簧的高度和板厚如出現即使不大的誤差，其特性也會有較大誤差，超聲電機的精度也會受到影響。公開號為CN101707445A，公開日為2009年11月12日，專利名稱為“薄板式雙行波型旋轉超聲電機及其控制方法”的發明專利的橡膠彈簧穿過環形壓電陶瓷片壓在環形金屬薄片和基座之間，所述橡膠彈簧隔離環形壓電陶瓷片和軸承，固定定子，同時提供定子、轉子間的預壓力，但橡膠彈簧不是純彈性體，其力學特性比較復雜，不耐高溫、油性；不能較精確地計算其彈性特性，因此，影響電機回轉精度。

這些結構都存在預緊方式較為復雜，并且采用這些預緊方式并不能達到較高精度的預緊。傳統的支撐方案是采用兩個外徑不相同的深溝球軸承，預緊力施加在外徑較大的軸承上，尺寸較小的軸承不預緊，處于自由狀態，即使預緊的較大尺寸的深溝球軸承，也不能消除游隙，不預緊的較小尺寸的軸承游隙一直存在，所以這種軸承支撐的轉子軸的回轉精度低。

發明內容

本發明是為解決現有超聲電機的結構都存在預緊方式較為復雜，并且采用這些預緊方式并不能達到較高精度的預緊，以及電機轉子軸的支撐均采用深溝球軸承，轉子軸的回轉精度低的問題，進而提供一種角接觸球軸承支撐的超聲電機及定子與轉子預緊方法。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：一種角接觸球軸承支撐結構的超聲電機，它主要包括上蓋、底座、轉子軸、轉子、定子、彈簧套筒和兩個角接觸球軸承；

上蓋和底座可拆卸連接，上蓋和底座上加工有相同內徑的同軸通孔；兩個同軸通孔內各安裝有一個角接觸球軸承，兩個角接觸球軸承背對背布置，轉子軸安裝在兩個角接觸球軸承上，位于兩個角接觸球軸承之間的轉子軸上安裝有轉子法蘭；

轉子和定子布置在轉子法蘭和其中一個角接觸球軸承之間，轉子與轉子法蘭固接，定子安裝在底座上，其中一個角接觸球軸承與轉子之間的轉子軸上套裝有一個彈簧套筒，轉子的輪緣的端面上鋪設有與定子接觸的一層環形摩擦材料，定子與底座相鄰的端面上鋪設有一層環形壓電陶瓷。