[實用新型]轉子和轉軸一體化的超聲電機

有效

• 申請號: 201720523331.2
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN207117503U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 韓雪;蔡毅;蘇國兵;段志浩;申鵬飛
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及微特電機技術領域，具體涉及一種轉子和轉軸一體化的超聲電機。

背景技術：

超聲電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應和超聲振動來獲得其運動和力矩的一種電機，將材料的微觀變形通過機械共振放大和摩擦耦合轉換成轉子的宏觀運動。超聲電機與傳統電機相比，具有結構簡單、小型輕量、響應速度快、噪聲低、低速大轉矩、控制特點好、斷電自鎖、不受磁場干擾、運動準確等優點，另外還具有耐低溫、真空等適應太空環境的特點。首先由于質量輕，低速且大轉矩從而不需要附加齒輪等變速結構，避免了使用齒輪變速而產生的震動、沖擊與噪聲、低效率、難控制等一系列問題；其次它突破了傳統電機的概念，沒有電磁繞組和磁路，不用電磁相互作用來轉換能量，而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應、超聲振動和摩擦耦合來轉換能量，從而實現了安靜、污染小，定位精度高，不受電磁干擾等優點。

現有超聲電機定子、轉子間的預壓力一般由轉子或彈簧的變形施加，由彈簧施加預壓力的方式轉子腹板一般都很厚，在預壓力作用下幾乎不發生變形，超聲電機工作時定子、轉子接觸方式為點接觸，接觸面積小，接觸面徑向滑移量大，輸出力矩、轉速小且穩定性差；由轉子變形施加預壓力的方式轉子腹板一般做的很薄，超聲電機工作時腹板能很好的貼合在定子表面，大大提高了定子、轉子間的接觸面積，超聲電機輸出性能得到很大的提高。但由于現有柔性轉子腹板一般設計的很薄且等厚，轉子的強度、剛度降低，抗沖擊能力、抗疲勞特性較小，使用壽命不高，限制了超聲電機的應用范圍。并且現有超聲電機的轉子和轉軸分體加工，它們之間通過螺釘或鍵聯結，這勢必導致轉子與轉軸裝配帶來的不對稱，從而影響電機的輸出性能和壽命。本實用新型避免了上述缺陷，具有結構簡單，可靠性高，使用性能好等優點。

發明內容：

本實用新型針對現有技術的不足，提供一種轉子和轉軸一體成型的超聲電機，從而提高超聲電機的性能和壽命。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種轉子和轉軸一體化的超聲電機，包括底座以及與底座固定連接的外殼，在外殼內設置有鎖緊螺母、加壓彈簧、轉子軸和定子，底座內設置有轉子軸、軸承和軸承蓋。軸承蓋通過螺釘與底座連接，軸承固定在轉子軸外圓上，起到支撐轉子軸，減小運動過程中的摩擦力，并保證其回轉精度的作用。再用螺釘和螺母將底座與外殼連接。定子固定在底座上，并在定子上設置有壓電陶瓷，在壓電陶瓷逆壓電效應下將電能轉換為定子的高頻微振動。在定子的上方依次固定轉子軸、加壓彈簧和鎖緊螺母。轉子軸由轉子和轉軸兩部分組成，且轉軸部分伸出底座，底座與轉子軸之間依次安裝有軸承、軸承蓋。轉子軸上的腹板為錐形結構，轉子軸受力均勻。轉子軸上設置有摩擦片，且在所述的轉子軸上設置有調節定子和轉子端面之間預壓力的加壓彈簧，在加壓彈簧上設置有鎖緊螺母。鎖緊螺母和加壓彈簧在轉子軸上表面施加一定的壓力，轉子軸上腹板的錐形結構發生變形，使定子與摩擦片及轉子軸始終保持接觸，通過定子與摩擦片之間的摩擦作用把定子的高頻微振動轉換為轉子軸單方向的宏觀運動，從而輸出功率，驅動負載。

本實用新型與原有的技術相比，所具有的優點：

1、上述轉子軸上設置加壓彈簧和鎖緊螺母，從而實現預壓力可調。

2、上述轉子軸上的腹板為錐形結構，使轉子軸受力均勻。

3、上述定子的基板上有一圈溝槽，超聲電機工作時，起到隔振的作用。

4、傳統超聲電機的轉子和轉軸分別是兩個零件，不管用什么方式對它們進行固聯，都會影響超聲電機的性能和壽命。轉子和轉軸一體化設計可以避免上述問題。

本實用新型的有益效果是：通過壓電陶瓷的逆壓電效應，將電能轉換為定子的高頻微振動，再通過定子與摩擦片之間的摩擦作用把定子的高頻微振動轉換為轉子軸單方向的宏觀運動，從而輸出功率，驅動負載，轉子和轉軸一體成型，有效提高超聲電機的性能和壽命。

附圖說明：

圖1是轉子和轉軸一體化的超聲電機整體結構示意圖

圖2是轉子和轉軸一體化的超聲電機定子結構示意圖

圖3是轉子和轉軸一體化的超聲電機轉子軸結構示意圖

以上附圖中：1、鎖緊螺母；2、加壓彈簧；3、外殼；4、摩擦片；5、螺釘I；6、螺母； 7、壓電陶瓷；8、底座；9、螺釘II；10、軸承；11、軸承蓋；12、定子；13、轉子軸。

具體實施方式：