[實用新型]基于三角位移放大的模態轉換型雙轉子超聲電機

有效

• 申請號: 201821276603.4
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN208924138U
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 李昕鍵;金家楣;陳迪;葉子龍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14;H02N2/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本實用新型公開了一種基于三角位移放大的模態轉換雙轉子超聲電機，雙轉子超聲電機包含定子組件、第一轉子和第二轉子；定子組件包含金屬基體、第一驅動端、第二驅動端、以及第一至第三壓電陶瓷片；第一驅動端、第二驅動端均包含螺紋桿、第一至第三三叉驅動頭、圓盤和螺母。本實用新型采用了三角位移放大機構，具有加強輸出效率的作用；舍去了傳統超聲電機設計時采用的彈簧預壓裝置，結構更為緊湊；同時具有非常好的對稱性，這種結構控制特性和阻抗特性上的對稱性有利于電機的控制器設計。

技術領域

本實用新型涉及超聲電機領域，尤其涉及一種基于三角位移放大的模態轉換雙轉子超聲電機。

背景技術

壓電陶瓷片是一種新型的功能材料，能夠將機械能和電能互相轉換。利用壓電陶瓷的逆壓電效應，可以將其設計成壓電作動器以獲得機械輸出。盡管壓電陶瓷片能夠輸出較大的力，但是由于輸出位移的限制，無法滿足有較大位移要求的工程領域，通常情況下要應用放大機構或者在諧振狀態下工作。非諧振式的壓電作動器通常采用放大機構對位移進行放大，如三角位移放大機構，放大倍數只與斜杠的傾斜角度有關。

諧振式的壓電作動器利用共振原理對輸出位移進行放大，如超聲電機，利用壓電材料的逆壓電效應激發超聲振動，并借助摩擦傳動，將彈性體的微幅振動轉換成轉子的宏觀旋轉運動，將電能轉換為機械能輸出。模態轉換型超聲電機是一種具有單向輸出特點的超聲電機，一般只需一個縱振激勵單元就可以通過模態轉換結構得到接觸點處質點的縱彎復合振動，具有結構簡單、控制方便、輸出功率大等優點。

現階段超聲電機的設計大多數只對諧振時工作模態規劃進行設計，將位移放大機構融入協同設計的案例較少。若將位移放大機構和超聲電機的工作模態的規劃結合設計，可獲得疊加的輸出位移，增強輸出效果。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于三角位移放大的模態轉換雙轉子超聲電機。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

基于三角位移放大的模態轉換雙轉子超聲電機，包含定子組件、第一轉子和第二轉子；

所述定子組件包含金屬基體、第一驅動端、第二驅動端、以及第一至第三壓電陶瓷片；

所述金屬基體呈圓柱狀，其上端面和下端面均設有頂點在圓周上的等邊三角形凹槽，金屬基體的壁面上環向均勻設有第一至第三安裝槽、分別用于設置第一至第三壓電陶瓷片；

所述第一驅動端、第二驅動端均包含螺紋桿、第一至第三三叉驅動頭、圓盤和螺母；

所述第一至第三三叉驅動頭均包含第一長邊、第二長邊、短邊、上定位邊和下定位邊，其中，所述短邊、上定位邊、下定位邊平行設置；短邊的一端分別和第一長邊的一端、第二長邊的一端相連，第一長邊的另一端和上定位邊的一端相連，第二長邊的另一端和下定位邊的一端相連；第一長邊、上定位邊和第二長邊、下定位邊關于所述短邊所在直線對稱；短邊和上定位邊位于第一長邊兩側，且短邊和第一長邊之間的夾角、第一長邊和上定位邊之間的夾角均大于等于90°；

所述螺紋桿的壁面上設有和其軸線平行的滑槽；

所述圓盤的中心設有通孔，所述通孔內壁上設有和所述螺紋桿上滑槽匹配的滑塊，使得所述圓盤套在所述螺紋桿上、能夠在所述螺紋桿上上下自由滑動；

所述第一驅動端的螺紋桿下端和所述金屬基體上端面的中心固連；第一驅動端圓盤的下端面設有頂點在圓周上的等邊三角形凹槽；第一驅動端的第一至第三三叉驅動頭的上定位邊、下定位邊分別對應設置在第一驅動端圓盤下端面等邊三角形凹槽的三條邊、金屬基體上端面的等邊三角形凹槽的三條邊中；第一驅動端的螺母設置在所述第一驅動端的圓盤上、和第一驅動端的螺紋桿螺紋連接，用于提供預緊力、使得第一驅動端的第一至第三三叉驅動頭均豎直設置在第一驅動端的圓盤下端面和金屬基體上端面之間；