專利名稱：基于柔性鉸鏈的直線超聲電機夾持定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型直線超聲電機裝配和夾持技術，屬超聲電機技術領域。
背景技術：
直線超聲電機是20世紀80年代迅速發(fā)展和應用的一種新型微電機，它利用壓電 元件的逆壓電效應和彈性體的超聲振動，并通過定子和動子之間的摩擦作用，把彈性體的 微幅振動轉換成動子的宏觀直線(旋轉)運動，直接推動負載。它具有結構緊湊、低速大扭 矩、響應快、定位精度高和電磁兼容性等優(yōu)點。在航空航天、武器裝備和精密驅動領域有著 廣泛的應用前景。目前國內直線超聲電機的研究發(fā)展很快，清華大學、南京航空航天大學、哈爾濱 工業(yè)大學等高校先后對直線超聲電機展開了研究。在中國專利網(wǎng)上，從2004年開始陸 續(xù)刊登了環(huán)形駐波直線超聲電機200510046044. 9、棱柱型縱彎復合振子直線超聲電機 [200610132316. 1、三角形彎板式壓電直線超聲電機200710045921. X、H形駐波直線超 聲電機振子200820014739. 8等。近年來，南京航空航天大學研制成功了圓柱結構雙輪 足驅動直線超聲電機及電激勵方法200710020963. 8、基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線 超聲電機2008101M426. 2等。但是現(xiàn)有的超聲電機尚有輸出功率小、效率低、壽命短等 不足。經(jīng)查閱，有些直線超聲電機需要靠彈簧與剛體組成復雜結構進行夾持，而且設置不恰 當，會產(chǎn)生多余的移動和轉動，不能保證電機的正常運行。直線超聲電機定子的夾持狀態(tài)是影響其的穩(wěn)定性和輸出效率的重要因素。目前直 線超聲電機主要通過彈簧支撐定子或定子的支持件進行夾持。這種夾持方法在支持件和用 于固定定子的外框之間不可避免的存在間隙；工作中的超聲電機在夾持部分存在相對摩擦 作用，增加了定子振動的非線性；需要考慮彈簧的安裝位置，占用大量的結構空間，同時加 工耗時、裝配復雜。目前超聲電機的夾持的研究報道很少，這方面的專利也很少。專利CN1017^972A、基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置提出了關于直 線超聲電機的夾持方法，該方法仍然是基于彈簧和導軌的夾持方式。本實用新型將電機結 構簡化為定子、動子、夾持部件和裝載部件四部分，夾持部件包括夾持件和連接螺釘，定子 通過夾持件、柔性鉸鏈固定在夾框上。本項實用新型提高了電機結構的穩(wěn)定性，優(yōu)化了以前 的夾持裝置。另外，通過柔性鉸鏈代替彈簧的作用，且消除了間隙和定子與外框的非線性接 觸。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新直線超聲電機的夾持方法，改善了 定子的振動特性，消除了模態(tài)重疊現(xiàn)象。本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)實用新型目的一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機的夾持定位裝置，包括定子和動子導軌，定子上帶有兩個振子，所述定子呈V形結構，通過帶有柔性鉸鏈的夾持件定位于開口外框內， 所述開口外框上與動子導軌平行的邊框上設有開口，所述定子的驅動足定位于開口外框的 開口處。所述的帶有柔性鉸鏈的夾持件為U形結構，包括設在其兩端和中部的柔性圓弧片 段以及支持臂，且柔性圓弧片段的厚度遠遠地小于結構的其它部分，形成柔性鉸鏈，在帶有 柔性鉸鏈的夾持件的臂尾處開有通孔，帶有柔性鉸鏈的夾持件通過通孔安裝于開口外框 上，支持臂分別與定子兩振子垂直，每個支持臂背定位于對應振子的兩相鄰壓電陶瓷片組 之間，并通過預緊螺栓固定在一起。有益效果本實用新型在結構上，通過柔性鉸鏈連接使定子和定子的支持框架形成一體，定 子(定子支持件)與開口框架不再存在相對摩擦接觸；在力學特性上，通過柔性鉸鏈替代彈 簧，同樣能夠施加合適的預壓力；在性能方面，柔性鉸鏈的存在減少支持框架在接觸處(固 定點處)的非線性作用。上述夾持方法，改善了定子的振動特性，消除了模態(tài)重疊現(xiàn)象。該技術巧妙的把柔性圓弧片段運用到超聲電機領域，簡化了傳統(tǒng)夾持技術，節(jié)省 了空間，通過柔性夾持件連接定子，連接螺釘把柔性夾持件固定在外框上。柔性夾持件設計 為圓弧狀，這樣有利于加工，同時，保證定子振動時的受力呈連續(xù)變化。該柔性夾持與外框 連接為固支，防止了定子在振動時產(chǎn)生其他不必要的位移與振動，該夾持技術的使用有助 于改善電機結構的穩(wěn)定性、提高超聲電機的輸出力和輸出效率。V形超聲直線電機的柔性夾持為U形結構，其兩端和中部帶柔性圓弧片段，其柔性 圓弧片段的厚度遠遠地小于結構的其它部分，形成柔性鉸鏈。在支持臂的臂尾帶有圓形通 孔，支持臂通過臂尾上的圓形通孔安裝于矩形外框上；柔性鉸鏈代替了傳統(tǒng)直線超聲電機 彈簧的作用，消除了因彈簧帶來的間隙、摩擦等一系列不穩(wěn)定因素。中性線上的柔性圓弧片 段能夠消除裝配應力，減少兩個定子的互相干擾。

圖1是本實用新型的用于V形直線超聲電機夾持裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型的帶有柔性鉸鏈的夾持件的結構示意圖。圖中標號名稱1.帶有柔性鉸鏈的夾持件；2.開口外框；3.定子；4.動子導軌， 5.柔性圓弧片段，6.支持臂，7.預緊螺栓，8.臂尾。
具體實施方式
如圖1所示，一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機的夾持定位裝置，包括定子3和動 子導軌4，定子3上帶有兩個振子，所述定子3呈V形結構，通過帶有柔性鉸鏈的夾持件1 定位于開口外框2內，所述開口外框2上與動子導軌4平行的邊框上設有開口，所述定子3 的驅動足定位于開口外框2的開口處。帶有柔性鉸鏈的夾持件1為U形結構，包括設在其 兩端和中部的柔性圓弧片段5以及支持臂6，且柔性圓弧片段5的厚度遠遠地小于結構的其 它部分，形成柔性鉸鏈，在夾持件1的臂尾8處開有通孔，夾持件1通過通孔安裝于開口外 框2上，支持臂6分別與定子3兩振子垂直，每個支持臂6定位于對應振子的兩相鄰壓電 陶瓷片組之間，并通過預緊螺栓7固定在一起，所以蘭杰文振子的運動通過柔性圓弧片段5變形來實現(xiàn)。 此裝置限制了定子3在各個方向的位移和轉動，保證了定子3運動的準確性，從而 可減少定子3的無用功，提高效率。帶有柔性鉸鏈的夾持件1兩端的柔性圓弧片段5在給 定子3、動子導軌4施加預壓力時起彈簧作用，而帶有柔性鉸鏈的夾持件1中性線上的柔性 圓弧片段5能夠消除定子3裝配中的裝配應力，減少兩個蘭杰文振子之間的互相影響。
權利要求1.一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機的夾持定位裝置，包括定子(3)和動子導軌(4)， 定子(3)上帶有兩個振子，其特征在于所述定子(3)呈V形結構，通過帶有柔性鉸鏈的夾 持件(1)定位于開口外框(2)內，所述開口外框(2)上與動子導軌(4)平行的邊框上設有開 口，所述定子(3)的驅動足定位于開口外框(2)的開口處。
2.根據(jù)權利要求1所述的夾持定位裝置，其特征在于所述的帶有柔性鉸鏈的夾持件 (1)為U形結構，包括設在其兩端和中部的柔性圓弧片段(5)以及支持臂(6)，且柔性圓弧片 段(5)的厚度遠遠地小于結構的其它部分，形成柔性鉸鏈，在帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)的 臂尾(8)處開有通孔，帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)通過通孔安裝于開口外框(2)上，支持臂 (6)分別與定子(3)兩振子垂直，每個支持臂(6)定位于對應振子的兩相鄰壓電陶瓷片組 之間，并通過預緊螺栓(7)固定在一起。
專利摘要一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機夾持定位裝置，包括定子(3)和動子導軌(4)，定子(3)上帶有兩個振子，所述定子(3)呈V形結構，通過帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)定位于開口外框(2)內，所述開口外框(2)上與動子導軌(4)平行的邊框上設有開口，所述定子(3)的驅動足定位于第一邊框開口處。該夾持技術的使用有助于改善電機結構的穩(wěn)定性、提高超聲電機的輸出力和輸出效率。
文檔編號H02N2/04GK201854206SQ20102062101
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權日2010年11月24日
發(fā)明者姚志遠, 焦陽, 胡寧 申請人:南京航空航天大學