[發明專利]內圓臺定子的超聲電機

在審

• 申請號: 201811002121.4
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN108900112A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 王炅
• 申請（專利權）人: 恒有（蘇州）精工機電有限公司
• 主分類號: H02N2/16
• 分類號: H02N2/16
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明提出了一種基于內圓臺定子的超聲電機，包括定子，轉子及支架，定子包括金屬基體及其周圍均勻粘貼的多片壓電陶瓷，金屬基體為空心圓柱形，其底面設置多個固定孔與基座固定；金屬基體的中心孔為轉子軸孔，轉子為T型圓平臺，其平臺下端的輸出軸穿過中心孔通過軸承安裝在基座上；通過螺母限定套在轉子的輸出軸下端的彈簧位置，使得定轉子直接緊密接觸。該電機具有結構簡單，成本低，可在振動沖擊環境中進行應用等優點。

技術領域

本發明涉及到一種基于內圓臺定子的超聲電機，屬于壓電超聲電機技術領域。

背景技術

超聲電機(Ultrasonic Motor,USM)是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應，在彈性體中激勵出超聲頻段內的振動，在彈性體表面形成具有特定軌跡的質點運動，進而通過定子、轉子之間的摩擦耦合將質點的微觀運動轉換成轉子的宏觀運動。超聲電機突破了傳統電機的概念，它沒有磁鋼和繞組，不依靠電磁感應傳遞能量，具有結構簡單、設計靈活、低速大轉矩/推力、功率/力矩密度高、定位精度高、響應速度快、斷電自鎖、無電磁干擾且不受電磁干擾等優點。

公開號為“CN 1610239A”，發明名稱為“圓筒型非接觸超聲電機”中提出在圓筒四周均布壓電陶瓷片構成了定子，并以此為基礎開發了一種超聲電機。但該電機定轉子之間不接觸，無法斷電自鎖；且圓筒內部是通孔，為了不影響定子工作模態的激發，定子安裝在墊圈上，安裝不便的同時增加了裝配的復雜程度；且該電機不適合振動沖擊等復雜環境。

發明內容

1、本發明的目的

為了解決“圓筒型非接觸超聲電機”中存在裝配不變，無法斷電自鎖等問題，提出了一種基于內圓臺定子的超聲電機。

2、本發明的技術方案

本發明提出了一種基于內圓臺定子的超聲電機，包括定子，轉子及支架，定子包括金屬基體及其周圍均勻粘貼的多片壓電陶瓷，金屬基體為空心圓柱形，其底面設置多個固定孔與基座固定；金屬基體的中心孔為轉子軸孔，轉子為T型圓平臺，其平臺下端的輸出軸穿過中心孔通過軸承安裝在基座上；通過螺母限定套在轉子的輸出軸下端的彈簧位置，使得定轉子直接緊密接觸。

更進一步，所述的多片壓電陶瓷為四片，均勻的分布在圓筒的四周，壓電陶瓷其中一組相對的兩個壓電陶瓷片為交變電壓為Psinωt，另一組相對的兩個壓電陶瓷片為交變電壓為Pcosωt，每組相對的壓電陶瓷正負極相反；同時接入A相與B相電壓，定子的內表面將產生行波，并在摩擦力的作用下驅動轉子運動，產生輸出。

更進一步，定子的底面下表面加工有一個凸臺，凸臺的直徑小于定子底面直徑。

更進一步，定子的內表面為一個倒圓臺。

更進一步，定子下表面有螺紋孔，通過螺釘與基座緊密配合。

3、本發明的有益效果

(1)本發明中的定子在高頻電壓信號的激勵下，產生時間與空間相位差均為90°的兩相駐波在在定子內表面合成一個行波，最終在摩擦力的作用下驅動轉子運動，產生輸出。

(2)本發明加工裝配簡單，易于實現微型化，結構緊湊。

附圖說明

圖1為內圓臺圓筒型超聲電機的結構示意圖。

圖2為定子的結構示意圖。

圖3與圖4分別為定子的俯視圖與剖視圖

圖5為轉子的結構示意圖。

圖6為定子的A相振動模態。

圖7為定子的B相振動模態。

圖中標號所代表的含義為：1為壓電陶瓷片，2轉子，3金屬基體，3a中心軸孔，3b固定孔，4螺釘，5軸承，6基座，7彈簧，8螺母。