一種壓電電機的製作方法

2023-06-09 00:29:01

專利名稱：一種壓電電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及的壓電電機主要用在照相機自動聚焦、汽車頭靠背自動調節、攝像機圓周掃描運動、CRT顯示器高壓電位器的自動調節、工具機工作檯、機器人、醫療器械、航天航空、辦公自動化等領域。
阿蘇拉布股份有限公司申請的中國專利CN1407706A中公開了一種壓電電機如圖1。這種電機包括一個定子(2)；轉子(20)，能夠在一個垂直於經過轉子中心的中間運動平面內(Pdm)旋轉運動；連接件(8)，設置在定子與轉子之間，用於驅動轉子；壓電裝置(12)，能夠受到電激勵，以在連接件上施加一種振動；傳動裝置(40)，將所屬振動從連接件上傳遞到轉子上，以驅動轉子繞軸線(X1)旋轉；保持裝置(44)，用於將轉子保持在連接件上；將轉子置於定子上。連接件設置成自由地圍繞著經過其中心的幾何旋轉軸線，連接件通過支撐件支撐在定子上，支撐件的形狀適合於將連接件與轉子的接觸區域內的各點(P)的振動轉變成基本上垂直於轉子平面的基本上橢圓的向前或向後的運動，使得轉子可前後驅動，這種橢圓運動能夠驅動轉子旋轉。壓電裝置的激勵信號的半周期內，連接件的中心和周邊是同向變形還是反向變形決定了轉子的正向旋轉還是反向旋轉。這種壓電電機在電激勵信號的一個周期的最後，支撐腿使盤向下運動，返回到其初始位置，連接盤的這種向下和向後的運動是在盤與轉子之間幾乎沒有摩擦力的情況下發生，防止了轉子向後運動的危險。這種壓電電機可以實現雙向轉動，但結構相當複雜。

發明內容
本發明提供一種結構簡單、能夠輸出一個有效的驅動轉矩，低成本並可小型化的壓電電機，該壓電電機可在兩方向上運動。
一種壓電電機，該電機包括彈簧，彈簧在定子和轉子之間並套在軸上，保證壓電陶瓷雙晶片與轉子有一定的接觸力；轉子，轉子通過深溝球軸承安裝在軸的一端上，能夠在一個垂直於經過轉子中心的幾何旋轉軸線的平面內旋轉運動；深溝球軸承，隔離轉動體轉子和非轉動體軸；
壓電陶瓷雙晶片，本發明至少有3片壓電陶瓷雙晶片，壓電陶瓷雙晶片受到電激勵時驅動轉子；壓電陶瓷雙晶片過多產生的輸出轉速和轉矩大，但是損耗和磨損也大；壓電陶瓷雙晶片少於3個，則產生的輸出轉速和轉矩小；定子，定子用來固定壓電陶瓷雙晶片；機架，起支撐整個電機作用；螺母，與機架配合固定軸；軸，安裝定子、轉子、彈簧；彈簧套在軸上；轉子通過深溝球軸承安裝在軸的一端上；至少3片壓電陶瓷雙晶片，每片壓電陶瓷雙晶片的一端固定在定子上，另一端與轉子接觸，且通過在定子和轉子之間套在軸上的彈簧保持壓電陶瓷雙晶片的端面與轉子有一定的接觸力；定子中心具有一孔，通過該孔，定子安裝在軸上；彈簧套在軸上；螺母、軸上螺紋、機架上的螺紋孔配合使用，用來固定軸和軸上零件——軸承與軸、軸承與轉子之間為過盈配合，定子與軸之間的配合為過渡配合，以保證定子能有軸向位移；通過調節螺母壓縮彈簧，來調節壓電陶瓷雙晶片與轉子之間的接觸力。電機的轉向通過調節加電壓方向來控制，電機轉速可通過調節加電壓大小、加壓頻率來調節。
給壓電陶瓷雙晶片施加激勵電壓時，雙晶片振動，通過摩擦力和慣性力帶動轉子轉動，輸出轉速和轉矩。
本發明在於提供一結構簡單、能夠雙向轉動、轉速可調、有大的輸出轉矩、低成本並可小型化的壓電電機。本發明的壓電電機同阿蘇拉布股份有限公司發明的的壓電電機相比，本發明的電機結構簡單、安裝容易，成本低並可實現小型化。


圖1阿蘇拉布股份有限公司申請的中國專利CN1407706A的壓電電機示意圖。
圖2是本發明結構示意圖；圖3是本發明的轉子結構示意圖；圖4是本發明的壓電陶瓷雙晶片與電極連接示意圖。
圖5是本發明的定子結構示意圖；圖6是本發明的軸結構示意圖；具體實施方式
下面結合附圖來說明本發明。
圖2是本發明結構示意圖，其中，001為轉子，002為軸承，003為壓電陶瓷雙晶片，004為定子，005為彈簧，006機架，007為螺母，008為軸。如圖1所示，轉子(001)通過深溝球軸承(002)安裝在軸(008)的一端(009)上；至少3片壓電陶瓷雙晶片，每一片壓電陶瓷雙晶片(003)的一端通過環氧樹脂結構膠層(011)粘接或螺釘擰緊均勻固定在定子(004)上；壓電陶瓷雙晶片(003)的另一端，通過接觸區(Q)，與轉子(001)接觸，且通過彈簧(005)保持壓電陶瓷雙晶片(003)與轉子(001)有一定的接觸力；定子(004)中心具有一孔(010)，通過該孔(010)，定子(004)安裝在軸(008)上；彈簧(005)套在軸(008)上；螺帽(007)、軸上螺紋(013)、機架(006)上的螺紋孔(012)用來固定軸(008)和軸上零件的；機架(006)可根據應用空間單獨加工，也可是應用實體的一部分。壓電陶瓷雙晶片受到一種電激勵時，雙晶片一端固定在定子(004)上，一端振動，振動端面通過接觸區Q與轉子(001)接觸，通過摩擦力和慣性力帶動轉子(001)轉動，輸出轉速和轉矩。
圖3是本發明的轉子結構示意圖，能夠在一個垂直於經過轉子中心的幾何旋轉軸線(X1)的平面(Pdn)內旋轉運動，且可輸出旋轉運動。如圖3所示，旋轉面(016)用來安裝軸承，輸出可做成圓柱面(015)的旋轉面，也可把旋轉面做成外齒輪形狀(014)，通過外嚙合輸出旋轉運動。
圖4是本發明的壓電陶瓷雙晶片結構與電極連接示意圖，有兩片壓電陶瓷片組成，壓電陶瓷片1和壓電陶瓷片2表面分別鍍一層銀電極，中間用鈹青銅引出電極，陶瓷片與鈹青銅之間用環氧樹脂膠粘接。壓電陶瓷雙晶片一端固定在定子上、一端懸臂，壓電陶瓷雙晶片在結構上採用串聯方式，在加電壓方式上採用並聯的形式，由於壓電陶瓷的逆壓電效應，陶瓷片1加正向電壓縮短，陶瓷片2加反向電壓伸長，共同作用懸臂端彎曲變形。
圖5是本發明的定子結構示意圖，齒數有壓電陶瓷雙晶片的個數決定(大於等於三個效果較好)，齒數均布，鍵槽(017)用來固定壓電陶瓷雙晶片，定子(004)中心有通孔(010)將定子(004)套在軸(008)上。
圖6是本發明的軸結構示意圖，軸(008)為階梯軸形狀，圓柱面(020)用來安裝深溝球軸承(002)，軸肩(021)用來定位軸承(002)，圓柱面(022)用來安裝定子(004)和彈簧(005)，螺紋(013)旋入機架(006)上的螺紋孔(012)配合螺母(007)固定軸(008)和軸上零件。
權利要求
1.一種壓電電機，其特徵在於，該電機包括轉子(001)、深溝球軸承(002)、壓電陶瓷雙晶片(003)、定子(004)、彈簧(005)、螺母(007)、軸(008)、機架(006)；轉子(001)，通過深溝球軸承(002)安裝在軸(008)的一端(009)上；深溝球軸承(002)，隔離轉子(001)和軸(008)；深溝球軸承(002)與轉子(001)、深溝球軸承(002)與軸(008)之間為過盈配合；每片壓電陶瓷雙晶片(003)的一端固定在定子(004)上，另一端通過接觸區(Q)與轉子(001)接觸；定子(004)中心具有一孔(010)，通過該孔(010)定子(004)過渡配合安裝在軸(8)上；彈簧(005)安裝在定子(004)和機架(006)之間並套在軸(008)上；軸上螺紋(013)、機架(006)上的螺紋孔(012)、螺母(007)一起固定軸(008)，通過調節螺母(007)壓縮彈簧(005)，來調節壓電陶瓷雙晶片(003)與轉子(001)之間的接觸力；機架(006)，用於支撐整個電機。
2.根據權利要求1所述的一種壓電電機，其特徵在於，所述定子(004)上有3片壓電陶瓷雙晶片。
3.根據權利要求1所述的一種壓電電機，其特徵在於，所述壓電陶瓷雙晶片由壓電陶瓷片1和壓電陶瓷片2兩片壓電陶瓷片組成，壓電陶瓷片1和壓電陶瓷片2表面分別鍍一層銀電極，中間用鈹青銅引出電極，兩片壓電陶瓷片和鈹青銅之間用環氧樹脂膠粘接；壓電陶瓷雙晶片在結構上採用串聯方式，在加電壓方式上採用並聯的形式。
4.根據權利要求1所述的一種壓電電機，其特徵在於，所述軸(008)為階梯軸形狀。
全文摘要
一種壓電電機，屬於壓電驅動器技術領域，包括轉子(001)、深溝球軸承(002)、壓電陶瓷雙晶片(003)、定子(004)、彈簧(005)、螺母(007)、軸(008)、機架(006)；轉子(001)通過深溝球軸承(002)安裝在軸(008)的一端上；壓電陶瓷雙晶片(003)的一端固定在定子(004)上，另一端通過接觸區(Q)與轉子(001)接觸；定子(004)通過孔(010)過渡配合安裝在軸(8)上，機架(006)通過螺母(007)支撐整個電機。給壓電陶瓷雙晶片施加激勵電壓，雙晶片振動，通過摩擦力和慣性力帶動轉子轉動，輸出轉速和轉矩。本發明結構簡單、安裝容易，成本低並能實現小型化。
文檔編號H02N2/12GK1852016SQ20061001200
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者高志, 崔豔梅, 張松, 陳翔宇, 李樞, 湯麗萍 申請人:清華大學