[發明專利]一種具有軸向預加載的超聲電機

有效

• 申請號: 202011185041.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112290828B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 李沖;史水娥;武志燕
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H02N2/12
• 分類號: H02N2/12
• 代理公司: 徐州創榮知識產權代理事務所(普通合伙) 32353
• 代理人: 陳俊杰

本發明公開了一種具有軸向預加載的超聲電機，該電機包括轉子、定子、軸和掛鉤彈簧；轉子為中空錐形結構；定子為中空圓筒結構；軸貫穿在轉子和定子中空部位，用于將轉子和定子固定；其中，轉子包括第一轉子基體、壓電致動器、第二轉子基體和摩擦材料；第一轉子基體窄于第二轉子基體；壓電致動器位于第一轉子基體和第二轉子基體之間；摩擦材料位于第一轉子基體的底部；轉子設有兩個，并以其第一轉子基體端對稱分布在定子的上、下兩側；轉子和軸之間為過盈配合；第二轉子基體與軸的兩端對稱的設有開槽，掛鉤彈簧的兩端分別插入第二轉子基體和軸上的開槽。本發明簡化了電機的預壓力機構，并解決了鎖死現象，使得改進后的超聲電機更易于微型化。

技術領域

本發明屬于超聲電機領域，具體涉及一種具有軸向預加載的超聲電機轉子。

背景技術

由于超聲電機具有結構緊湊、易于加工、成本低、模態激勵簡單、易于微型化和能量密度大等特點，在精密驅動和半導體工業領域已得到廣泛應用。但超聲電機是利用定轉子之間接觸面的摩擦力來驅動轉子轉動，因此需要設置預壓力機構使得轉子對定子上表面有一定的預壓力。通常，在超聲電機的設計中，為保證轉子與定子之間的緊配合，采用在轉子的上方施加碟簧，再使用卡簧和螺母等將轉子位置固定，但這種設計會導致電機轉子部位結構十分復雜，無法應用于空間位置有限的場合。同時，超聲電機在工作中會帶動轉子和輸出軸一起轉動，因此，往往會使得上述預壓力機構中的螺母發生滑動，進而會使得電機在轉動過程中出現鎖死的情況。

發明內容

為此解決上述問題，本發明提出一種具有軸向預加載的超聲電機，使得電機轉子在外加激勵電壓或磁場的作用下產生軸向位移，進而產生軸向應力，并施加到超聲電機定子的上表面上。

本發明的技術方案如下：

一種具有軸向預加載的超聲電機，該電機包括轉子、定子、軸和掛鉤彈簧；

所述轉子為中空錐形結構；

所述定子為中空圓筒結構；

所述軸貫穿在轉子和定子中空部位，用于將轉子和定子固定；

其中，所述轉子包括第一轉子基體、壓電致動器、第二轉子基體和摩擦材料；所述第一轉子基體窄于第二轉子基體；

所述壓電致動器位于第一轉子基體和第二轉子基體之間；

所述摩擦材料位于第一轉子基體的底部；

所述轉子設有兩個，并以其第一轉子基體端對稱分布在定子的上、下兩側；

所述轉子和軸之間為過盈配合；

所述第二轉子基體與軸的兩端對稱的設有開槽，所述掛鉤彈簧的兩端分別插入第二轉子基體和軸上的開槽。

優選的，所述壓電致動器為多層堆疊式壓電陶瓷，位于整個轉子結構的中位線以上區域。

優選的，所述多層堆疊式壓電陶瓷為偶數層，至少包含6層；其中，在上半層和下半層的壓電陶瓷中，相鄰兩層壓電陶瓷的極化方向相反，上半層和下半層相鄰的壓電陶瓷極化方向相同。

優選的，所述軸的兩端，在保持高度方向一致的前提下等間距設有多對開槽，用以調整初始施加在定子上的預壓力，所述第二轉子基體上設置的開槽與軸上的開槽相對應，以便插入掛鉤彈簧。

優選的，所述軸與第二轉子基體開槽數設置為6個，槽與槽直接間隔60°。

優選的，所述摩擦材料、第一轉子基體、多層堆疊式壓電陶瓷和第二轉子基體通過環氧樹脂膠粘貼，所述摩擦材料為聚四氟乙烯。

優選的，所述超聲電機工作時，在所述多層疊堆式壓電陶瓷上施加低頻交流電壓，使產生施加在定子上的預壓力。