中空環形行波超聲波電機的製作方法

2023-09-20 17:55:45

專利名稱：中空環形行波超聲波電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於超聲波電機製造領域，涉及一種中空環形行波超聲波電機。
背景技術：
超聲波電機採用了與傳統電磁電機完全不同的驅動原理，不需要使用線圈，利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發定子的超聲振動，並通過定轉子間的摩擦耦合輸出轉矩。因此，超聲波電機相比電磁電機具有動態響應快、低速大轉矩、斷電自鎖、電磁兼容性好等優點，在非連續運動領域、精密控制領域、智慧機器人等場合具有廣闊的應用前景。環形行波超聲波電機是應用最為廣泛的超聲波電機。目前的環形行波超聲波電機，利用定子的彎曲振動模態，在定子環上激勵出超聲振動，在定子環內側通過較薄的支撐板將定子固定住，定轉子間的接觸在外圈，轉子與中間的轉軸相連以輸出轉矩。整個電機的外形接近於一扁形的實心圓筒，一根轉軸從圓筒中間穿過。環形行波超聲波電機產生驅動力的位置在圓環上，圓環內側的空間被轉軸和支撐板佔用，使環形行波超聲波電機在需要中空結構的旋轉平臺等領域的應用受到限制。因此，需要一種新的環形行波超聲波電機以解決上述問題。

發明內容
發明目的:本發明針對現有技術中環形行波超聲波電機的缺陷，提供一種中空環形行波超聲波電機。技術方案:為解決上述技術問題，本發明的中空環形行波超聲波電機採用如下技術方案:
一種中空環形行波超聲波電機，包括底座、外殼、轉子、定子和壓電陶瓷片，所述底座、外殼、轉子和定子均為中空環形結構，所述定子設置在所述底座的外側，所述定子的底部粘貼有所述壓電陶瓷片，所述轉子設置在所述定子上，所述外殼的底部連接所述底座的底部，所述轉子相對所述外殼轉動。更進一步的，還包括第一彈性墊片，所述第一彈性墊片設置在所述壓電陶瓷片的底部。第一彈性墊片起到協助預壓力調整的作用，同時也起到隔振的作用，還起到保護壓電陶瓷片的作用。更進一步的，還包括軸承件，所述軸承件連接所述轉子和所述外殼。更進一步的，還包括第二彈性墊片，所述軸承件和所述轉子之間設置有所述第二彈性墊片。第二彈性墊片起到協助預壓力調整的作用，同時也起到隔振的作用。更進一步的，所述外殼通過緊固螺栓連接所述底座。通過調節緊固螺釘的鬆緊可以調整定子和轉子之間的接觸預壓力。更進一步的，所述底座的上端設置有止動螺栓。以阻止定子的周向運動。更進一步的，所述定子沿周向均勻設置有齒，所述轉子設置在所述定子帶齒的面上。
更進一步的，所述轉子的下部設置有法蘭盤形彈簧結構，所述轉子通過所述法蘭盤形彈簧結構連接所述定子。通過轉子的法蘭盤形彈簧結構，定子和轉子之間的接觸表面不需要粘接摩擦材料，免去了摩擦材料的粘接，保證了定子和轉子間適當的接觸變形，延長了電機的壽命。有益效果:本發明的中空環形行波超聲波電機不需要通過轉軸輸出力矩，結構更簡單緊湊，中空部分可以被充分利用。


圖1是本發明的中空環形行波超聲波電機的結構示意 圖2是環狀定子的俯視 圖3是環狀定子的A-A向剖視 圖4是環狀轉子軸向剖視 圖5是壓電陶瓷分區極化圖。圖中:1、底座，2、外殼，3、軸承件，4、轉子，5、定子，6、壓電陶瓷，7、第一彈性墊片，7』、第二彈性墊片，8、緊固螺釘，9、止動螺釘，10、法蘭盤形彈簧結構。
具體實施例方式根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用於說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明的中空環形行波超聲波電機，包括底座
1、外殼2、轉子4、定子5和壓電陶瓷片6，底座1、外殼2、轉子4和定子5均為中空環形結構。定子5設置在底座I的外側，定子5的底部粘貼有壓電陶瓷片6。還包括第一彈性墊片7，第一彈性墊片7設置在壓電陶瓷片6的底部。第一彈性墊片7起到協助預壓力調整的作用，同時也起到隔振的作用，還起到保護壓電陶瓷片的作用。轉子4設置在定子5上，其中，定子5沿周向均勻設置有齒，轉子4設置在定子5帶齒的面上。外殼2的底部連接底座I的底部。其中，外殼2與底座I之間通過沿周向均勻分布的緊固螺釘8相連接，通過調節緊固螺釘8的鬆緊可以調整定子5和轉子4之間的接觸預壓力。其中，本發明中緊固螺栓8的數量為三個。轉子4相對外殼2轉動。還包括軸承件3，軸承件3設置在轉子4和外殼2之間，用於連接轉子4和外殼2。軸承件3採用角接觸球軸承，能同時承受徑向和單向軸向載荷，軸承件3的外圈與外殼2接觸，軸承件3的內圈與轉子4和第二彈性墊片7』接觸，使轉子4能夠作自由的周向旋轉運動。還包括第二彈性墊片7』，軸承件3和轉子4之間設置有第二彈性墊片7』。第二彈性墊片7』起到協助預壓力調整的作用，同時也起到隔振的作用。底座I的上端設置有止動螺栓9，以阻止定子的周向運動，本發明中止動螺栓的數量為3個，並沿底座I的周向均勻設置。轉子4的下部設置有法蘭盤形彈簧結構10，轉子4通過法蘭盤形彈簧結構10連接定子5。通過轉子的法蘭盤形彈簧結構，定子和轉子之間的接觸表面不需要粘接摩擦材料，免去了摩擦材料的粘接，保證了定子和轉子間適當的接觸變形，以減少轉子轉動時帶來的摩擦損耗，延長了電機的壽命。
外殼2 —側設置有缺口，用於引出控制線，使得輸入特定的電信號後，定子5能夠按照預定的方式振動並帶動轉子4旋轉。圖2和圖3為本發明的定子5的結構示意圖，定子5的軸向截面為梯形，沿定子的周向均勻分布有63個齒。圖4為本發明的轉子4的結構示意圖，轉子4的下部設置有法蘭盤形彈簧結構10。圖5所示為壓電陶瓷環6的分區極化圖，採用PZT8壓電陶瓷，圖中「 + 」和代表極化方向。本發明的中空環形行波超聲波電機不需要通過轉軸輸出力矩，結構更簡單緊湊，中空部分可以被充分利用。
權利要求
1.一種中空環形行波超聲波電機，包括底座(I)、外殼(2)、轉子(4)、定子(5)和壓電陶瓷片(6)，其特徵在於:所述底座(I)、外殼(2)、轉子(4)和定子(5)均為中空環形結構，所述定子(5 )設置在所述底座(I)的外側，所述定子(5 )的底部粘貼有所述壓電陶瓷片(6 )，所述轉子(4)設置在所述定子(5)上，所述外殼(2)的底部連接所述底座(I)的底部，所述轉子(4)相對所述外殼(2)轉動。
2.按權利要求1所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，還包括第一彈性墊片(7),所述第一彈性墊片(7)設置在所述壓電陶瓷片(6)的底部。
3.按權利要求1所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，還包括軸承件(3)，所述軸承件(3 )連接所述轉子(4 )和所述外殼(2 )。
4.按權利要求3所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，還包括第二彈性墊片(7』)，所述軸承件(3)和所述轉子(4)之間設置有所述第二彈性墊片(7』)。
5.按權利要求3所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，所述軸承件(3)為角接觸球軸承。
6.按權利要求1所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，所述底座(I)的上端設置有止動螺栓(9)。
7.按權利要求1所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，還包括緊固螺栓(8)，所述緊固螺栓(8 )連接所述外殼(2 )和所述底座(I)。
8.按權利要求1所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，所述定子(5)沿周向均勻設置有齒，所述轉子(4)設置在所述定子(5)帶齒的面上。
9.按權利要求1所述的中空環形行波超聲波電機，其特徵在於，所述轉子(4)的下部設置有法蘭盤形彈簧結構(10)，所述轉子(4)通過所述法蘭盤形彈簧結構(10)連接所述定子(5)。
全文摘要
本發明公開了一種中空環形行波超聲波電機，包括底座、外殼、轉子、定子和壓電陶瓷片，所述底座、外殼、轉子和定子均為中空環形結構，所述定子設置在所述底座的外側，所述定子的底部粘貼有所述壓電陶瓷片，所述轉子設置在所述定子上，所述外殼的底部連接所述底座的底部，所述轉子相對所述外殼轉動。本發明的中空環形行波超聲波電機不需要通過轉軸輸出力矩，結構更簡單緊湊，中空部分可以被充分利用。
文檔編號H02N2/10GK103095174SQ20131002815
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者胡敏強, 蔣春容, 金龍, 徐志科, 陸旦宏 申請人:東南大學