專利名稱：彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，屬于壓電 超聲電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓電超聲電機(jī)是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，在彈性體中激勵(lì)出超 聲頻段內(nèi)的振動(dòng)，在彈性體表面特定點(diǎn)或特定區(qū)域形成具有特定軌跡的質(zhì)點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合將質(zhì)點(diǎn)的微觀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的 宏觀運(yùn)動(dòng)，.具有低速大轉(zhuǎn)矩、無需變速機(jī)構(gòu)、無電磁干擾、響應(yīng)速度快和斷 電自鎖等優(yōu)點(diǎn)，作為一種壓電驅(qū)動(dòng)器有著十分廣泛的應(yīng)用前景。出于激勵(lì)原 理的簡單性和理論分析方法的簡便性，目前壓電超聲電機(jī)大多采用金屬彈性
體粘貼壓電陶瓷薄片的方式進(jìn)行激勵(lì)，由于受壓電陶瓷的d31模式機(jī)電耦合 效率和陶瓷材料抗拉強(qiáng)度低，以及膠層的強(qiáng)度和疲勞壽命等的限制，這樣的 激勵(lì)方式使得超聲電機(jī)的機(jī)械輸出能力受到嚴(yán)重制約。此外，在機(jī)器人領(lǐng)域 中，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器人動(dòng)作給驅(qū)動(dòng)元件提出了更高的要求，目前的超聲電機(jī) 多采用單個(gè)定子，只能實(shí)現(xiàn)單一運(yùn)動(dòng)輸出，而同時(shí)具備兩種運(yùn)動(dòng)輸出的壓電 超聲電機(jī)可以在很多場(chǎng)合簡化機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，提高機(jī)器人的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有超聲電機(jī)存在的由于采用金屬彈性體粘貼壓電陶瓷 薄片的方式進(jìn)行激勵(lì)而導(dǎo)致的機(jī)械輸出能力受制約以及單個(gè)定子只能實(shí)現(xiàn)單 一運(yùn)動(dòng)輸出的問題，提供了一種彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)。
本發(fā)明的超聲電機(jī)包括定子組件、上端轉(zhuǎn)子組件、下端轉(zhuǎn)子組件、上端 外罩、下端外罩、上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承、下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承、上端軸承預(yù)緊端蓋、下端 軸承預(yù)緊端蓋、上端第一螺釘組、下端第一螺釘組、上端軸承支座、下端軸
承支座、上端第二螺釘組、下端第二螺釘組、第三螺釘組和螺母組；所述定
子組件包括驅(qū)動(dòng)圓盤和2n個(gè)彎振夾心換能器，其中n為大于1的自然數(shù)，所 述驅(qū)動(dòng)圓盤包括圓盤、外側(cè)薄壁環(huán)、圓盤法蘭、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)和軸承座，外側(cè) 薄壁環(huán)設(shè)置在圓盤和圓盤法蘭之間，內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)設(shè)置在圓盤與軸承座之間，
圓盤、外側(cè)薄壁環(huán)、圓盤法蘭、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)和軸承座同軸，圓盤上端面加工
有連續(xù)梳狀驅(qū)動(dòng)齒，驅(qū)動(dòng)齒的上端面為具有一定錐度的錐面；所述2n個(gè)彎振 夾心換能器對(duì)稱分布固定連接在圓盤的下端面上，每個(gè)彎振夾心換能器由后 端蓋、絕緣套、兩對(duì)壓電陶瓷片、法蘭、銅電極片和前端蓋組成；后端蓋和 前端蓋均是截面為矩形并逐漸變細(xì)的四棱柱體，所述前端蓋的小端面和圓盤 的下端面固定連接；所述后端蓋和前端蓋的大端面的中心均有一個(gè)帶內(nèi)螺紋 的盲孔，所述法蘭中心的兩端帶有螺柱；法蘭通過螺柱分別與前端蓋和后端 蓋固定連接，兩對(duì)壓電陶瓷片分別套在前端蓋和法蘭之間以及法蘭和后端蓋 之間的螺柱上，在前端蓋和壓電陶瓷片之間、每對(duì)壓電陶瓷片之間以及后端 蓋和壓電陶瓷片之間分別固定有銅電極片，壓電陶瓷片和銅電極片均與法蘭 的螺柱之間固定有絕緣套；所述上端轉(zhuǎn)子組件由上端圓盤轉(zhuǎn)子、上端輸出軸、 上端連接鍵、上端橡膠墊、上端碟形彈簧、上端鎖緊螺母、上端預(yù)緊軸承、 上端調(diào)整墊片、上端蓋和上端轉(zhuǎn)子螺釘組組成；上端圓盤轉(zhuǎn)子通過上端連接 鍵與上端輸出軸相聯(lián)接，上端輸出軸通過上端預(yù)緊軸承與軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)連接， 上端圓盤轉(zhuǎn)子與圓盤之間通過上端橡膠墊、上端碟形彈簧和上端鎖緊螺母實(shí) 現(xiàn)預(yù)緊，上端預(yù)緊軸承通過上端調(diào)整墊片、上端蓋和上端轉(zhuǎn)子螺釘組實(shí)現(xiàn)預(yù) 緊；所述下端轉(zhuǎn)子組件由下端圓盤轉(zhuǎn)子、下端輸出軸、下端連接鍵、下端橡 膠墊、下端碟形彈簧、下端鎖緊螺母、下端預(yù)緊軸承、下端調(diào)整墊片、下端 蓋和下端轉(zhuǎn)子螺釘組組成；下端圓盤轉(zhuǎn)子通過下端連接鍵與上端輸出軸相連 接；下端輸出軸通過下端預(yù)緊軸承與軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，下端圓盤轉(zhuǎn)子與后端 蓋的小端面之間通過下端橡膠墊、下端碟形彈簧和下端鎖緊螺母實(shí)現(xiàn)預(yù)緊， 下端預(yù)緊軸承通過下端調(diào)整墊片、下端蓋和下端轉(zhuǎn)子螺釘組實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；所述 上端外罩和下端外罩通過第三螺釘組和螺母組分別固定在圓筒法蘭的上端面 和下端面上，上端外罩、下端外罩和圓盤同軸；所述上端軸承支座通過上端 第二螺釘組固定在上端外罩上，所述下端軸承支座通過下端第二螺釘組固定 在下端外罩上，所述上端輸出軸通過上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承與上端軸承支座轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接， 上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承通過上端軸承預(yù)緊端蓋和上端第一螺釘組實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，所述下端 輸出軸通過下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承與下端軸承支座轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承通過下端 軸承預(yù)緊端蓋和下端第一螺釘組實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。
本發(fā)明提供的超聲電機(jī)，壓電陶瓷元件采用夾心結(jié)構(gòu)，采用壓電陶瓷高
機(jī)電耦合效率的d33模式工作，解決粘貼壓電陶瓷片式壓電超聲電機(jī)機(jī)電耦 合效率低、.機(jī)械輸出能力差的問題，還通過前端蓋和定子圓盤一體化結(jié)構(gòu)簡 化了結(jié)構(gòu)，提高了圓盤彈性體表面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡的可控性，消除采用其它方 式聯(lián)接換能器和圓盤對(duì)定子振動(dòng)波形所帶來的不利影響。
本發(fā)明提供的超聲電機(jī)，利用壓電陶瓷片的縱向振動(dòng)在夾心換能器中激 勵(lì)出彎曲振動(dòng)，通過控制輸入激勵(lì)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩組換能器在圓盤定子上激勵(lì) 出兩個(gè)幅值相等、在時(shí)間和空間上均相差;r/2的彎振模態(tài)響應(yīng)，兩個(gè)彎振模 態(tài)響應(yīng)疊加在定子圓盤上形成行波，進(jìn)而在定子驅(qū)動(dòng)齒表面質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn) 動(dòng)軌跡，通過定子驅(qū)動(dòng)齒和上端轉(zhuǎn)子組件之間的摩擦耦合實(shí)現(xiàn)上端轉(zhuǎn)子組件 的宏觀運(yùn)動(dòng)輸出；而工作在彎振模態(tài)的定子圓盤會(huì)引起夾心換能器的縱向振 動(dòng)，使得換能器工作在主動(dòng)彎振一被動(dòng)縱振狀態(tài)，后端蓋的小端面上質(zhì)點(diǎn)產(chǎn) 生橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，通過和下端轉(zhuǎn)子組件的摩擦耦合實(shí)現(xiàn)下端轉(zhuǎn)子組件的宏觀 運(yùn)動(dòng)輸出；最終在單一壓電超聲定子上實(shí)現(xiàn)了兩種運(yùn)動(dòng)輸出。本發(fā)明通過調(diào) 整前端蓋和后端蓋兩個(gè)端面的面積比值、前端蓋和后端蓋矩形截面兩邊比值、 前端蓋和后端蓋長度、圓盤內(nèi)徑尺寸、圓盤外徑尺寸和圓盤的厚度實(shí)現(xiàn)換能 器縱振固有頻率、換能器彎振固有頻率和圓盤彎振固有頻率之間的簡并。前 端蓋和后端蓋采用變截面設(shè)計(jì)起到振動(dòng)能量的聚斂作用，可提高驅(qū)動(dòng)齒和后 端蓋小端面表面質(zhì)點(diǎn)的振幅和振速，使得電機(jī)性能得到提高。內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)和 外側(cè)薄壁環(huán)可以實(shí)現(xiàn)彈性支撐和振動(dòng)隔離，將定子組件與外部零件的聯(lián)接對(duì) 圓盤的彎曲振動(dòng)模態(tài)的影響程度降到最低。
本發(fā)明提供的超聲電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)靈活、機(jī)電耦合效率高、可 實(shí)現(xiàn)大力矩輸出、性能穩(wěn)定、易于控制、可系列化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明提出的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲鬼機(jī)包含4個(gè)
彎振換能器時(shí)整體結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是圖1的A-A向剖視圖；圖3是圖1 中定子組件l的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的B-B向剖視圖；圖5是圖1中四
個(gè)彎振夾心換能器1-7中的壓電陶瓷片1-3的極化方向示意圖；圖6是圖1
中驅(qū)動(dòng)圓盤1-1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖3中的定子組件1的激勵(lì)信號(hào)輸入
示意圖，輸入的交流電壓信號(hào)滿足以下條件V,-Acos(2;rt/T)， V2=Asin(2;rt/T)， V0=0， Vt為第一組夾心換能器的電壓激勵(lì)信號(hào)，V2為第二 組夾心換能器的電壓激勵(lì)信號(hào)，A為激勵(lì)電壓信號(hào)幅值，T為激勵(lì)電壓信號(hào) 周期，t為時(shí)間，兩組換能器的電壓激勵(lì)信號(hào)幅值相等、頻率為換能器自身 諧振頻率、相位差為+90°;圖8至圖11是圖2中的定子組件1采用圖7所 示交流電壓信號(hào)激勵(lì)時(shí)，一個(gè)完整振動(dòng)周期內(nèi)的振型變化的定子周向展開圖， 具體為定子九階彎振模態(tài)的振型變化示意圖；其中圖8是t-nT (n-0，1,2…) 時(shí)刻的定子振型示意圖；圖9是t-(n+l/4)T (n=0，l，2...)時(shí)刻的定子振型示 意圖；圖10是tKn+l/2)T (n=0，l，2...)時(shí)刻的定子振型示意圖；圖11是 t=(n+3/4)T (n=0，l，2...)時(shí)刻的定子振型示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一參見圖1~圖11，本實(shí)施方式由定子組件1、上端轉(zhuǎn)子 組件、下端轉(zhuǎn)子組件、上端外罩4、下端外罩5、上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6-l、下端轉(zhuǎn) 動(dòng)軸承6-2、上端軸承預(yù)緊端蓋7-l、下端軸承預(yù)緊端蓋7-2、上端第一螺釘 組8-l、下端第一螺釘組8-2、上端軸承支座9-l、下端軸承支座9-2、上端第 二螺釘組10-1、下端第二螺釘組10-2、第三螺釘組11和螺母組12組成；所 述定子組件1由驅(qū)動(dòng)圓盤1-1和2n個(gè)彎振夾心換能器1-7組成，其中n為大 于1的自然數(shù)，所述驅(qū)動(dòng)圓盤1-1由圓盤1-1-1、外側(cè)薄壁環(huán)1-1-2、圓盤法 蘭1-1-3、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)1-1-6和軸承座1-1-7組成，外側(cè)薄壁環(huán)1-1-2設(shè)置在圓 盤1-1-1和圓盤法蘭1-1-3之間，內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)1-1-6設(shè)置在圓盤1-1-1與軸承 座1-1-7之間，圓盤1-1-1、外側(cè)薄壁環(huán)1-1-2、圓盤法蘭1-1-3、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán) 1-1-6和軸承座1-1-7同軸，圓盤1-1-1上端面加工有連續(xù)梳狀驅(qū)動(dòng)齒1-1-5， 驅(qū)動(dòng)齒1-1-5的上端面為具有一定錐度的錐面;所述2n個(gè)彎振夾心換能器1-7 對(duì)稱分布固定連接在圓盤1-1-1的下端面上,每個(gè)彎振夾心換能器1-7由后端 蓋l-5、絕緣套l-2、兩對(duì)壓電陶瓷片l-3、法蘭l-4、銅電極片l-6和前端蓋 1-1-4組成；后端蓋1-5和前端蓋1-1-4均是截面為矩形并逐漸變細(xì)的四棱柱 體，所述前端蓋1-1-4的小端面和圓盤1-1-1的下端面固定連接；所述后端蓋 l畫5和前端蓋1-1-4的大端面的中心均有一個(gè)帶內(nèi)螺紋的盲孔，所述法蘭1-4 中心的兩端帶有螺柱1-4-1;法蘭l-4通過螺柱1-4-1分別與前端蓋1-1-4和
后端蓋1-5固定連接，兩對(duì)壓電陶瓷片1-3分別套在前端蓋1-1-4和法蘭1-4 之間以及法蘭1-4和后端蓋1-5之間的螺柱1-4-1上，在前端蓋1-1-4和壓電 陶瓷片1-3之間、每對(duì)壓電陶瓷片1-3之間以及后端蓋1-5和壓電陶瓷片1-3 之間分別固定有銅電極片1-6，壓電陶瓷片1-3和銅電極片1-6均與法蘭1-4 的螺柱1-4-1之間固定有絕緣套1-2;所述上端轉(zhuǎn)子組件由上端圓盤轉(zhuǎn)子2-l、 上端輸出軸2-2、上端連接鍵2-3-1、上端橡膠墊2-5-1、上端碟形彈簧2-6-1、 上端鎖緊螺母2-7-1 、上端預(yù)緊軸承2-8-1 、上端調(diào)整墊片2-9-1 、上端蓋2-10國l 和上端轉(zhuǎn)子螺釘組2-11-1組成；上端圓盤轉(zhuǎn)子2-1通過上端連接鍵2-3-1與 上端輸出軸2-2相聯(lián)接，上端輸出軸2-2通過上端預(yù)緊軸承2-8-1與軸承座
1- 1-7轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上端圓盤轉(zhuǎn)子2-l與圓盤1-1-1之間通過上端橡膠墊2-5-1、 上端碟形彈簧2-6-1和上端鎖緊螺母2-7-1實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，上端預(yù)緊軸承2-8-1通 過上端調(diào)整墊片2-9-1、上端蓋2-10-1和上端轉(zhuǎn)子螺釘組2-11-1實(shí)現(xiàn)預(yù)緊； 所述下端轉(zhuǎn)子組件由下端圓盤轉(zhuǎn)子3-l、下端輸出軸3-2、下端連接鍵2-3-2、 下端橡膠墊2-5-2、下端碟形彈簧2-6-2、下端鎖緊螺母2-7-2、下端預(yù)緊軸承
2- 8-2、下端調(diào)整墊片2-9-2、下端蓋2-10-2和下端轉(zhuǎn)子螺釘組2-11-2組成； 下端圓盤轉(zhuǎn)子3-1通過下端連接鍵2-3-2與上端輸出軸3-2相連接；下端輸出 軸3-2通過下端預(yù)緊軸承2-8-2與軸承座1-1-7轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，下端圓盤轉(zhuǎn)子3-1 與后端蓋1-5的小端面之間通過下端橡膠墊2-5-2、下端碟形彈簧2-6-2和下 端鎖緊螺母2-7-2實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，下端預(yù)緊軸承2-8-2通過下端調(diào)整墊片2-9-2、 下端蓋2-10-2和下端轉(zhuǎn)子螺釘組2-11-2實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；所述上端外罩4和下端外 罩5通過第三螺釘組11和螺母組12分別固定在圓筒法蘭1-1-3的上端面和 下端面上，上端外罩4、下端外罩5和圓盤1-1-1同軸；所述上端軸承支座 9-1通過上端第二螺釘組10-1固定在上端外罩4上，所述下端軸承支座9-2 通過下端第二螺釘組10-2固定在下端外罩5上，所述上端輸出軸2-2通過上 端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6-1與上端軸承支座9-1轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6-1通過上端軸 承預(yù)緊端蓋7-1和上端第一螺釘組8-1實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，所述下端輸出軸3-2通過下 端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6-2與下端軸承支座9-2轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承6-2通過下端軸 承預(yù)緊端蓋7-2和下端第一螺釘組8-2實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。當(dāng)圓盤工作在w階彎振模 態(tài)時(shí)，本實(shí)施方式提供的超聲電機(jī)的定子組件所含換能器個(gè)數(shù)最多為4m任
意兩個(gè)換能器之間的夾角《滿足:《-90。x附/"，其中me(l，2，…，4"一l);所 有換能器分為兩組，同組任意兩個(gè)換能器之間的夾角《滿足<92 = 180° xm/"， 其中附￡{1，...，2"-1};可根據(jù)實(shí)際需要的輸出力矩和尺寸限制靈活的選擇圓 盤定子彎振模態(tài)的階數(shù)和換能器個(gè)數(shù)。
所述彎振換能器1-7采用沿厚度方向極化的壓電陶瓷片1-3實(shí)現(xiàn)彎曲振 動(dòng)；所有彎振夾心換能器1-7分為兩組進(jìn)行激勵(lì)，如圖7~圖11所示，兩組 彎振夾心換能器1-7采用幅值相等、頻率為自身諧振頻率、相位差為+卯°的 交流電壓信號(hào)激勵(lì)時(shí)，利用壓電陶瓷片1-3的縱向振動(dòng)在彎振夾心換能器1-7 中激勵(lì)出彎曲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩組彎振夾心換能器1-7在圓盤1-1-1上激勵(lì)出兩個(gè) 幅值相等、在時(shí)間和空間上均相差^/2的彎振模態(tài)響應(yīng)，兩個(gè)彎振模態(tài)響應(yīng) 疊加在圓盤1-1-1上形成行波，進(jìn)而在驅(qū)動(dòng)齒1-1-5表面質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)軌 跡，通過定子驅(qū)動(dòng)齒1-1-5和上端轉(zhuǎn)子組件之間的摩擦耦合實(shí)現(xiàn)上端轉(zhuǎn)子組 件的宏觀運(yùn)動(dòng)輸出；而工作在彎振模態(tài)的圓盤1-1-1會(huì)引起彎振夾心換能器 1-7的縱向振動(dòng)，使得彎振夾心換能器1-7工作在主動(dòng)彎振-被動(dòng)縱振狀態(tài)， 后端蓋1-5的小端面上質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，通過和下端轉(zhuǎn)子組件的摩擦 耦合實(shí)現(xiàn)下端轉(zhuǎn)子組件的宏觀運(yùn)動(dòng)輸出；最終在單一壓電超聲定子上實(shí)現(xiàn)了 兩種運(yùn)動(dòng)輸出；如果調(diào)整兩路激勵(lì)信號(hào)的相位差為-90。，可以改變行波的方 向，最終實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子組件的反向運(yùn)動(dòng)；通過調(diào)整前端蓋1-1-4和后端蓋1-5 兩個(gè)端面的面積比值、前端蓋1-1-4和后端蓋1-5的矩形截面兩邊比值、前端 蓋1-1-4和后端蓋1-5的長度、圓盤1-1-1的內(nèi)徑尺寸、圓盤1-1-1的外徑尺 寸以及圓盤1-1-1的厚度實(shí)現(xiàn)彎振夾心換能器1-7的縱振固有頻率、彎振固有 頻率以及圓盤1-1-1的彎振固有頻率之間的簡并；前端蓋1-1-4和后端蓋1-5 采用變截面設(shè)計(jì)起到振動(dòng)能量的聚斂作用，可提高驅(qū)動(dòng)齒1-1-5和后端蓋1-5 的小端面襲面質(zhì)點(diǎn)的振幅和振速，使得電機(jī)性能得到提高。
具體實(shí)施方式
二參見圖6，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的木同點(diǎn)在 于，所述圓盤1-1-1、前端蓋1-1-4、外側(cè)薄壁環(huán)1-1-2、圓盤法蘭1-1-3、內(nèi) 側(cè)薄壁環(huán)1-1-6和軸承座1-1-7采用一整塊金屬材料加工成驅(qū)動(dòng)圓盤1-1 一體 件。
本實(shí)施方式中將所述圓盤1-1-1、前端蓋1-1-4、外側(cè)薄壁環(huán)1-1-2、圓盤 法蘭1-1-3、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)1-1-6和軸承座1-1-7加工成一體的構(gòu)件，能夠起到
減少能量損失的目的，有利于提高驅(qū)動(dòng)齒表面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡的可控性。
具體實(shí)施方式
三參見圖5，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在 于，所述每片壓電陶瓷片1-3對(duì)稱切分成左半片1-3-1和右半片1-3-2，所述 左半片i_3_i和右半片1-3-2的極化方向相反， 一對(duì)壓電陶瓷片1-3中相鄰的 兩片左半片hi和相鄰的兩片右半片1-3-2的極化方向亦相反。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于，所述壓 電陶瓷片1-3、法蘭1-4與壓電陶瓷片1-3相接觸的側(cè)面以及銅電極片1-6與 壓電陶瓷片1-2的接觸區(qū)域的橫截面均為矩形或圓形。
本實(shí)施方式中的壓電陶瓷片1-3、法蘭1-4與壓電陶瓷片1-3相接觸的側(cè) 面以及銅電極片l-6與壓電陶瓷片l-2的接觸區(qū)域的形狀能夠簡化加工工藝。
具體實(shí)施方式
五參見圖2，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在 于，所述后端蓋1-5的小端為具有錐度的錐面，且所有后端蓋1-5的小端所 在錐面與圓盤1-1-1同軸。
具體實(shí)施方式
六參見圖1，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增 加了上端耐磨襯圈2-4-1和下端耐磨襯圈2-4-2，上端耐磨襯圈2-4-1固定在 上端圓盤轉(zhuǎn)子2-1與圓盤1-1-1相接觸的端面，下端耐磨襯圈2-4-2固定在下 端圓盤轉(zhuǎn)子3-1與后端蓋1-5小端面相接觸的端面。
本實(shí)施方式的上端耐磨襯圈2-4-1和驅(qū)動(dòng)齒1-1-5的上端面以及下端耐磨 襯圈2-4-2和后端蓋1-5的小端面均采用錐面接觸，在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子組件定位的基 礎(chǔ)上，增加了接觸區(qū)域，可提高電機(jī)輸出力矩，延長使用壽命，有效的消除 噪聲。
具體實(shí)施方式
七參見圖1，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)在 于，所述上端耐磨襯圈2-4-1和下端耐磨襯圈2-4-2均采用高分子摩擦材料， 通過粘貼方式將上端耐磨襯圈2-4-1和下端耐磨襯圈2-4-2分別粘接在上端圓 盤轉(zhuǎn)子2_1與圓盤1_1_1相接觸的側(cè)面以及下端圓盤轉(zhuǎn)子3-1與后端蓋1-5小 端面相接觸的側(cè)面。
具體實(shí)施方式
八參見圖1和圖2，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五或六 的不同點(diǎn)在于，所述上端耐磨襯圈2-4-1和下端耐磨襯圈2-4-2均具有與驅(qū)動(dòng) 齒1-1-5上端錐面以及后端蓋1-5的小端錐面相同的錐度。
本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于上述各具體實(shí)施方式
的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具 體實(shí)施方式的組合同樣可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1、彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，它包括定子組件(1)、上端轉(zhuǎn)子組件、下端轉(zhuǎn)子組件、上端外罩(4)、下端外罩(5)、上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6-1)、下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6-2)、上端軸承預(yù)緊端蓋(7-1)、下端軸承預(yù)緊端蓋(7-2)、上端第一螺釘組(8-1)、下端第一螺釘組(8-2)、上端軸承支座(9-1)、下端軸承支座(9-2)、上端第二螺釘組(10-1)、下端第二螺釘組(10-2)、第三螺釘組(11)和螺母組(12)；所述定子組件(1)包括驅(qū)動(dòng)圓盤(1-1)和2n個(gè)彎振夾心換能器(1-7)，其中n為大于1的自然數(shù)，所述驅(qū)動(dòng)圓盤(1-1)包括圓盤(1-1-1)、外側(cè)薄壁環(huán)(1-1-2)、圓盤法蘭(1-1-3)、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)(1-1-6)和軸承座(1-1-7)，外側(cè)薄壁環(huán)(1-1-2)設(shè)置在圓盤(1-1-1)和圓盤法蘭(1-1-3)之間，內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)(1-1-6)設(shè)置在圓盤(1-1-1)與軸承座(1-1-7)之間，圓盤(1-1-1)、外側(cè)薄壁環(huán)(1-1-2)、圓盤法蘭(1-1-3)、內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)(1-1-6)和軸承座(1-1-7)同軸，圓盤(1-1-1)上端面加工有連續(xù)梳狀驅(qū)動(dòng)齒(1-1-5)，驅(qū)動(dòng)齒(1-1-5)的上端面為具有一定錐度的錐面；所述2n個(gè)彎振夾心換能器(1-7)對(duì)稱分布固定連接在圓盤(1-1-1)的下端面上，每個(gè)彎振夾心換能器(1-7)由后端蓋(1-5)、絕緣套(1-2)、兩對(duì)壓電陶瓷片(1-3)、法蘭(1-4)、銅電極片(1-6)和前端蓋(1-1-4)組成；后端蓋(1-5)和前端蓋(1-1-4)均是截面為矩形并逐漸變細(xì)的四棱柱體，所述前端蓋(1-1-4)的小端面和圓盤(1-1-1)的下端面固定連接；所述后端蓋(1-5)和前端蓋(1-1-4)的大端面的中心均有一個(gè)帶內(nèi)螺紋的盲孔，所述法蘭(1-4)中心的兩端帶有螺柱(1-4-1)；法蘭(1-4)通過螺柱(1-4-1)分別與前端蓋(1-1-4)和后端蓋(1-5)固定連接，兩對(duì)壓電陶瓷片(1-3)分別套在前端蓋(1-1-4)和法蘭(1-4)之間以及法蘭(1-4)和后端蓋(1-5)之間的螺柱(1-4-1)上，在前端蓋(1-1-4)和壓電陶瓷片(1-3)之間、每對(duì)壓電陶瓷片(1-3)之間以及后端蓋(1-5)和壓電陶瓷片(1-3)之間分別固定有銅電極片(1-6)，壓電陶瓷片(1-3)和銅電極片(1-6)均與法蘭(1-4)的螺柱(1-4-1)之間固定有絕緣套(1-2)；其特征在于所述上端轉(zhuǎn)子組件由上端圓盤轉(zhuǎn)子(2-1)、上端輸出軸(2-2)、上端連接鍵(2-3-1)、上端橡膠墊(2-5-1)、上端碟形彈簧(2-6-1)、上端鎖緊螺母(2-7-1)、上端預(yù)緊軸承(2-8-1)、上端調(diào)整墊片(2-9-1)、上端蓋(2-10-1)和上端轉(zhuǎn)子螺釘組(2-11-1)組成；上端圓盤轉(zhuǎn)子(2-1)通過上端連接鍵(2-3-1)與上端輸出軸(2-2)相聯(lián)接，上端輸出軸(2-2)通過上端預(yù)緊軸承(2-8-1)與軸承座(1-1-7)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上端圓盤轉(zhuǎn)子(2-1)與圓盤(1-1-1)之間通過上端橡膠墊(2-5-1)、上端碟形彈簧(2-6-1)和上端鎖緊螺母(2-7-1)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，上端預(yù)緊軸承(2-8-1)通過上端調(diào)整墊片(2-9-1)、上端蓋(2-10-1)和上端轉(zhuǎn)子螺釘組(2-11-1)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；所述下端轉(zhuǎn)子組件由下端圓盤轉(zhuǎn)子(3-1)、下端輸出軸(3-2)、下端連接鍵(2-3-2)、下端橡膠墊(2-5-2)、下端碟形彈簧(2-6-2)、下端鎖緊螺母(2-7-2)、下端預(yù)緊軸承(2-8-2)、下端調(diào)整墊片(2-9-2)、下端蓋(2-10-2)和下端轉(zhuǎn)子螺釘組(2-11-2)組成；下端圓盤轉(zhuǎn)子(3-1)通過下端連接鍵(2-3-2)與上端輸出軸(3-2)相連接；下端輸出軸(3-2)通過下端預(yù)緊軸承(2-8-2)與軸承座(1-1-7)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，下端圓盤轉(zhuǎn)子(3-1)與后端蓋(1-5)的小端面之間通過下端橡膠墊(2-5-2)、下端碟形彈簧(2-6-2)和下端鎖緊螺母(2-7-2)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，下端預(yù)緊軸承(2-8-2)通過下端調(diào)整墊片(2-9-2)、下端蓋(2-10-2)和下端轉(zhuǎn)子螺釘組(2-11-2)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；所述上端外罩(4)和下端外罩(5)通過第三螺釘組(11)和螺母組(12)分別固定在圓筒法蘭(1-1-3)的上端面和下端面上，上端外罩(4)、下端外罩(5)和圓盤(1-1-1)同軸；所述上端軸承支座(9-1)通過上端第二螺釘組(10-1)固定在上端外罩(4)上，所述下端軸承支座(9-2)通過下端第二螺釘組(10-2)固定在下端外罩(5)上，所述上端輸出軸(2-2)通過上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6-1)與上端軸承支座(9-1)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，上端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6-1)通過上端軸承預(yù)緊端蓋(7-1)和上端第一螺釘組(8-1)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，所述下端輸出軸(3-2)通過下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6-2)與下端軸承支座(9-2)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，下端轉(zhuǎn)動(dòng)軸承(6-2)通過下端軸承預(yù)緊端蓋(7-2)和下端第一螺釘組(8-2)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其 特征在于所述圓盤(l-l-l)、前端蓋(l-l-4)、外側(cè)薄壁環(huán)(l-l-2)、圓盤法蘭(l-l-3)、 內(nèi)側(cè)薄壁環(huán)(1-1-6)和軸承座(1-1-7)采用一整塊金屬材料加工成驅(qū)動(dòng)圓盤(1-1) 一體件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其 特征在于所述每片壓電陶瓷片(l-3)對(duì)稱切分成左半片(l-3-l)和右半片(l-3-2)， 所述左半片(1-3-1)和右半片(1-3_2)的極化方向相反，一對(duì)壓電陶瓷片(l-3)中相 鄰的兩片左半片(l-3-l)和相鄰的兩片右半片(l-3-2)的極化方向亦相反。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其特征在于所述壓電陶瓷片(l-3)、法蘭(l-4)與壓電陶瓷片(l-3)相接觸的側(cè)面以及 銅電極片(1-6)與壓電陶瓷片(1-2)的接觸區(qū)域的橫截面均為矩形或圓形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其特征在于所述后端蓋(l-5)的小端為具有錐度的錐面，且所有后端蓋(l-5)的小端 所在錐面與圓盤(l-l-l)同軸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其 特征在于所述上端轉(zhuǎn)子組件和下端轉(zhuǎn)子組件分別還包括上端耐磨襯圈(2-4-l) 和下端耐磨襯圈(2-4-2)，上端耐磨襯圈(2-4-1調(diào)定在上端圓盤轉(zhuǎn)子(2-1)與圓盤 (l-l-l)相接觸的端面，下端耐磨襯圈(2-4-2)固定在下端圓盤轉(zhuǎn)子(3-l)與后端蓋(l-5)小端面相接觸的端面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其特征在于所述上端耐磨襯圈(2-4-l)和下端耐磨襯圈(2-4-2)均采用高分子摩擦材料，通過粘貼方式將上端耐磨襯圈(2-4-l)和下端耐磨襯圈(2-4-2)分別粘接在上端圓盤轉(zhuǎn)子(2-l)與圓盤(l-l-l)相接觸的側(cè)面以及下端圓盤轉(zhuǎn)子(3-l)與后端 蓋(l-5)小端面相接觸的側(cè)面。
8、 據(jù)權(quán)利要求5或6所述的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，其特征在于所述上端耐磨襯圈(2-4-l)和下端耐磨襯圈(2-4-2)均具有與驅(qū)動(dòng)齒(l-l-5)上端錐面以及后端蓋(l-5)的小端錐面相同的錐度。
全文摘要
彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，涉及壓電超聲電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有超聲電機(jī)存在的機(jī)械輸出能力受制約以及單個(gè)定子只能實(shí)現(xiàn)單一運(yùn)動(dòng)輸出的問題。本發(fā)明的彎振夾心換能器式圓盤型雙轉(zhuǎn)子超聲電機(jī)，包括定子組件、上端轉(zhuǎn)子組件、下端轉(zhuǎn)子組件、上端外罩、下端外罩、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承、軸承預(yù)緊端蓋、軸承支座；圓盤上端面加工有連續(xù)梳狀驅(qū)動(dòng)齒；上端圓盤轉(zhuǎn)子與圓盤相接觸的端面固定有耐磨襯圈，下端圓盤轉(zhuǎn)子與后端蓋小端面相接觸的端面固定有耐磨襯圈，上端輸出軸和下端輸出軸均通過軸承與軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，上端外罩和下端外罩通過分別固定在圓筒法蘭的上端面和下端面，上端外罩、下端外罩和圓盤同軸。本發(fā)明可以應(yīng)用到超聲電機(jī)制作領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02N2/10GK101388622SQ200810064870
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者劉軍考, 劉英想, 石勝君, 濤 謝, 陳維山 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)