圓盤型非接觸超聲電機的製作方法
2023-04-25 05:45:11
專利名稱：圓盤型非接觸超聲電機的製作方法
技術領域：
本發明的圓盤型非接觸超聲電機屬微電機領域中的超聲電機。
背景技術：
超聲電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應和超聲振動的新型微特電機。現有的接觸式超聲電機是通過定子與轉子之間的摩擦力推動轉子運轉的，定子與轉子之間存在摩擦損耗，使用壽命和運轉速度均受到限制。且要求定子和轉子的材料要有較高的耐磨性，成本高，結構也較複雜。
發明內容
本發明的目的在於，研製一種高轉速、長壽命、結構簡單、成本低、實用的圓盤型非接觸超聲電機。該電機有廣闊的應用前景，特別是在電腦硬碟、光碟機中作驅動器應用。
為實現上述目的，本圓盤型非接觸超聲電機，採用定子和轉子不接觸的驅動方式。電機主要由定子組件、轉子組件及支架組件所組成，其特點是通過支架和轉子組件的安裝使定子與轉子之間存在一定的間隙，定子和轉子之間不直接接觸。具體結構是所述電機的定子組件的組成是園盤定子基體通過下部的凸臺固定與底座上，壓電陶瓷沿徑向對稱的粘貼於園盤定子基體的內底面徑向末端；所述轉子組件的轉子基體與定子基體之間存在間隙，安裝在軸上，軸通過裝於定子基體的軸承、裝於底座的軸承固定於定子基體和底座上，並用彈簧和螺母定位；所述電機的支座組件由底座和外殼通過螺釘固定。
本發明採用了非接觸驅動方式，利用聲輻射壓力控制定子和轉子間的間隙，利用定子和轉子之間的聲粘性應力驅動轉子，從而獲得了高於5000轉/分的轉速和接近於無限的壽命。突破了超聲電機的壽命短、只能間隙使用的限制，特別適用於對壽命要求很高的驅動裝置。
圖1是圓盤型非接觸超聲電機的結構示意圖。
圖1中的標號名稱1、螺釘，2、底座，3、外殼，4、轉子基體，5、軸承，6、軸，7、彈簧，8、定子基體，9、壓電陶瓷，10、螺釘，11、螺母，12、軸承。
具體實施例方式本發明是基於利用壓電陶瓷片激出圓盤定子的B(0，5)模態以及聲輻射壓力和聲粘性應力而研製成的新型超聲電機。
它主要有定子組件、轉子組件和支座組件組成。圖1是本發明的具體結構示意圖，由圖可知，電機的定子組件由定子園盤基體8和壓電陶瓷9粘貼而成。轉子基體4與軸6為過盈配合。定子基體8與底座2的凸臺過渡配合，利用螺釘1固定。底座2底部有一軸承孔，鑲入的軸承12對軸6起徑向支撐作用。定子基體8孔內鑲入的軸承5同樣對軸起徑向支撐作用。彈簧7、螺母11及兩個軸承5與12聯合對軸6起軸向定位作用，調節螺母11可以調整定子基體8與轉子基體4之間的間隙大小。
壓電陶瓷片採用單面二十分區，另一面不分區，所有分區均為同向極化。極化後的壓電陶瓷片受電場作用產生變形。極化方向與電場方向相同的分區產生伸長變形，反之產生壓縮變形。把陶瓷片安四個連續的分區為一組分為五組，當每組四個分區依次施加sinωt、cosωt、-sinωt、-cosωt的交變電壓時，定子產生B(0，5)旋轉模態——行波。由於定子和轉子不接觸，在定轉子之間的空氣間隙中產生的聲輻射壓力給轉子一定的懸浮力，確保轉子轉動時與定子不接觸，而空氣間隙中還存在的聲粘性力的作用，如同接觸式電機中的摩擦力驅動轉子，所不同的是接觸式電機的轉子按行波相反的方向運動，而非接觸式電機轉子按行波一致的方向。
本發明的定子和轉子不接觸，沒有摩擦磨損，從而獲得電機的長壽命和很高的速度運轉；也不需要摩擦材料提高定轉子的耐磨性，簡化了結構，降低了成本。
權利要求
1.一種圓盤型非接觸超聲電機，由定子組件，轉子組件及支座組件構成，其特徵在於，所述定子組件的組成是園盤定子基體(8)通過下部的凸臺固定於底座(2)上，壓電陶瓷(9)沿徑向對稱的粘貼於園盤定子基體(8)的內底面徑向末端；所述轉子組件的轉子基體(4)與定子基體(8)之間存在間隙，安裝在軸(6)上，軸(6)通過裝於定子基體(8)的軸承(5)、裝於底座(2)的軸承(12)固定於定子基體(8)和底座(2)上，並用彈簧(7)和螺母(11)定位；所述電機的支座組件由底座(2)和外殼(3)通過螺釘(1)固定。
2.根據權利要求1所述的圓盤型非接觸超聲電機，其特徵在於，定子基體(8)具有中心園孔，下部有一個凸臺，上面有一個螺紋孔。
3.根據權利要求1或2所述的圓盤型非接觸超聲電機，其特徵在於，底座(2)有圓環型凸臺，下部有一軸承孔。
全文摘要
本發明的圓盤型非接觸超聲電機，屬微電機領域。電機有定子組件、轉子組件和支座組件所構成。電機的定子組件由圓盤形定子基體(8)和壓電陶瓷(9)粘貼構成。電機的轉子組件由轉子基體(4)、軸(6)、彈簧(7)、螺母(11)等構成。電機的支座組件由底座(2)、外殼(3)、螺釘(1)構成。當電機通入超聲頻率範圍內一定的交變電壓時，電機的定子產生超聲頻率的振動，通過聲粘性力驅動轉子轉動，動力由軸(6)輸出。該超聲電機具有轉速高，長壽命，結構簡單，成本低等優點。
文檔編號H02N2/10GK1606226SQ20041006570
公開日2005年4月13日 申請日期2004年11月12日 優先權日2004年11月12日
發明者趙淳生, 季葉 申請人:南京航空航天大學