專利名稱：振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子，尤其是一種以壓電陶瓷變形驅(qū)動的中空式超聲電機(jī)，具體 地說是一種振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)。
背景技術(shù)：
超聲電機(jī)(Ultrasonic Motor)是近二十年來發(fā)展起來的一種新概念動力裝置。 它的實(shí)質(zhì)是依靠壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為彈性體的機(jī)械能，使定子產(chǎn)生高頻的 微幅振動(微米級)，再利用定、轉(zhuǎn)子之間的接觸和摩擦作用將定子的微幅振動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子 的回轉(zhuǎn)或者直線運(yùn)動，從而輸出機(jī)械能以帶動負(fù)載工作。這種新型電機(jī)使用頻率高于20kHz (即超聲頻率范圍)的交流電源來驅(qū)動，故稱之為超聲電機(jī)。超聲電機(jī)比之一般的電磁電機(jī) 具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)(1)扭矩/重量比大；(2)低速大扭矩，無需齒輪減速機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動負(fù)載；(3)響應(yīng)快(毫秒級)，可控性好；(4)可變速度，可步進(jìn)，運(yùn)動精度高；(5)斷電時自鎖，自鎖力矩大；(6)對磁場不敏感,也不產(chǎn)生磁場；(7)速度和位置控制性能好，精度高；(8)外形可按用戶要求任意設(shè)計，易實(shí)現(xiàn)微型化；(9)振動、噪音小，工作穩(wěn)定。
中空式的超聲電機(jī)是指在結(jié)構(gòu)上中間帶孔的超聲電機(jī)。現(xiàn)有的中空超聲電機(jī)，由 于定子振動圈在外側(cè)，即作為組成振動圈的振動齒的厚度在靠近定子中心孔一端的厚度小 于另一靠近定子外圈一端的厚度，如圖1、2所示。振動齒形成內(nèi)薄外厚的結(jié)構(gòu)，同時這種結(jié) 構(gòu)的中空電機(jī)的安裝凸臺在內(nèi)側(cè)，從而導(dǎo)致電機(jī)中心孔的大小受到限制，速度無法提升。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的中空式超聲電機(jī)由于振動圈外置(定子外圈厚內(nèi)圈 薄)造成相同功率參數(shù)條件下，中心孔徑無法擴(kuò)大的問題，設(shè)計一種振動圈內(nèi)置的中空式超 聲電機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，它包括轉(zhuǎn)子1、摩擦材料2、定子3、壓電陶瓷4和定 子座7，定子3安裝在字子座7上，轉(zhuǎn)子I套裝在定子座7和定子3中，壓電陶瓷4安裝在定 子3的一個端面上，壓電陶瓷4通電后迫使定子3另一個端面上的齒狀振動圈10蠕動壓迫 安裝在定子3與轉(zhuǎn)子I之間的摩擦材料2從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子I轉(zhuǎn)動，其特征是所述的齒狀振動 圈10中的每個振動齒11靠近定子3中心孔的一端的厚度大于另一端的厚度，從而形外圈 固定支撐面內(nèi)圈振動的振動模式。
所述的定子3的外圈靠近振動齒11位置處設(shè)有單面或雙面環(huán)形凹槽12，凹槽處定 子板的厚度為0. 3 0. 7mm。所述的轉(zhuǎn)子1位于定子座7中的一端上旋裝有襯套8，在襯套8與定子座7之間安 裝有軸承6，軸承6的內(nèi)端面安裝有能產(chǎn)生預(yù)壓力的碟形彈簧5。所述的轉(zhuǎn)子1位于定子座7中尾端上旋裝有防止襯套8松動的防松螺母。所述襯套8與軸承6之間為過盈配合，以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑以5_階梯變化引起 中空電機(jī)中心孔尺寸無法連續(xù)變化的困難。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使定子振動圈內(nèi)置，采用腹板及安裝凸臺在外側(cè)的形式，從而實(shí)現(xiàn)了
1.中心孔徑可以更大，可以做到中心孔與電機(jī)外徑之比大于0.5。2.由于振動圈內(nèi)置，使得定子與轉(zhuǎn)子接觸面的直徑變小，這樣電機(jī)轉(zhuǎn)速會有所提 高，對于超聲電機(jī)的低速是一個彌補(bǔ)。3.本發(fā)明由于振動圈內(nèi)置，從而使得加工和裝配更為方便。4.本發(fā)明采用碟形彈簧及襯套鎖緊，實(shí)現(xiàn)了預(yù)緊力可調(diào)，有利于保證定子和轉(zhuǎn)子 之間的摩擦材料能受到最大的壓力，從而確保定子的振動能最大限定地轉(zhuǎn)化為摩擦力，進(jìn) 而轉(zhuǎn)變成驅(qū)動轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)動的力。


圖1是現(xiàn)有的中空式超聲電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的定子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6是本發(fā)明的定子振動模態(tài)示意圖。圖中1、轉(zhuǎn)子，2、摩擦片，3、定子，4、壓電陶瓷，5、彈簧，6、軸承，7、定子座，8、襯 套，9、防松螺母，10振動圈，11振動齒，12凹槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖3-6所示。一種振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，它包括轉(zhuǎn)子1(剛性轉(zhuǎn)子)、摩擦材料2、定子3、 壓電陶瓷4、彈簧5、軸承6、定子座7、襯套8和防松螺母9，如圖3所示，定子3安裝在字子 座7上，剛性轉(zhuǎn)子1套裝在定子座7和定子3中，壓電陶瓷4安裝在定子3的一個端面上，壓 電陶瓷4通電后迫使定子3另一個端面上的齒狀振動圈10蠕動壓迫安裝在定子3與剛性 轉(zhuǎn)子1之間的摩擦材料2從而驅(qū)動剛性轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)動，所述的齒狀振動圈10 (如圖5)中的每 個振動齒11靠近定子3中心孔的一端的厚度大于另一端的厚度，從而形外圈固定支撐面 內(nèi)圈振動的振動模式，如圖3、4所示，從圖3、4中可以看出定子3的外圈靠近振動齒11位 置處設(shè)有單面或雙面環(huán)形凹槽12，凹槽12處定子板的厚度為0. 3 0. 7mm。圖3、4中為雙 面凹槽并形成腹板結(jié)構(gòu)，因此腹板的厚度應(yīng)在0. 3 0. 7mm之間以保證剛度，所述的轉(zhuǎn)子1位于定子座7中的一端上旋裝有襯套8，在襯套8與定子座7之間安裝有軸承6，軸承6的 內(nèi)端面安裝有能產(chǎn)生預(yù)壓力的碟形彈簧5，轉(zhuǎn)子I位于定子座7中尾端上旋裝有防止襯套 8松動的防松螺母，如圖3。襯套8與軸承6之間應(yīng)采用過盈配合，以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑以 5mm階梯變化弓I起中空電機(jī)中心孔尺寸無法連續(xù)變化的困難。
定子3的一側(cè)面粘接壓電陶瓷4。定子3通過外圈法蘭結(jié)構(gòu)固定在定子座7上。 轉(zhuǎn)子I粘接摩擦材料2，轉(zhuǎn)子I穿過定子3內(nèi)孔。彈簧5套在軸承6和定子座7之間。襯套 8與軸承6過盈配合。襯套8通過螺紋拉緊轉(zhuǎn)子I，使得摩擦材料2與定子3的內(nèi)圈上表面 接觸。軸承6外圈與定子座7內(nèi)腔之間是滑動配合。
調(diào)節(jié)電機(jī)預(yù)壓力時應(yīng)先松開防松螺母9，轉(zhuǎn)支襯套8和軸承6上下滑動，彈簧5形 變，從而調(diào)節(jié)摩擦材料2與定子3之間的接觸預(yù)壓力。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種振動圏內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，它包括轉(zhuǎn)子(I)、摩擦材料(2)、定子(3)、壓電陶瓷(4)和定子座(7)，定子(3)安裝在字子座(7)上，轉(zhuǎn)子(I)套裝在定子座(7)和定子(3)中，壓電陶瓷(4)安裝在定子(3)的一個端面上，壓電陶瓷(4)通電后迫使定子(3)另ー個端面上的齒狀振動圈(10)蠕動壓迫安裝在定子(3)與轉(zhuǎn)子(I)之間的摩擦材料(2)從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子(I)轉(zhuǎn)動，其特征是所述的齒狀振動圈(10)中的每個振動齒(11)靠近定子(3)中心孔的一端的厚度大于另一端的厚度，從而形外圈固定支撐面內(nèi)圈振動的振動模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，其特征是所述的定子(3)的外圈靠近振動齒(11)位置處設(shè)有單面或雙面環(huán)形凹槽(12)，凹槽處定子板的厚度為0. 3 0. 7mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，其特征是所述的轉(zhuǎn)子(I)位于定子座(7 )中的一端上旋裝有襯套(8 )，在襯套(8 )與定子座(7 )之間安裝有軸承(6 )，軸承(6)的內(nèi)端面安裝有能產(chǎn)生預(yù)壓カ的碟形彈簧(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，其特征是所述的轉(zhuǎn)子(I)位于定子座(7)中尾端上旋裝有防止襯套(8)松動的防松螺母。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，其特征是襯套(8)與軸承(6)之間為過盈配合，以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑以5_階梯變化引起中空電機(jī)中心孔尺寸無法連續(xù)變化的困難。
全文摘要
一種振動圈內(nèi)置的中空式超聲電機(jī)，它包括轉(zhuǎn)子(1)、摩擦材料(2)、定子(3)、壓電陶瓷(4)和定子座(7)，定子(3)安裝在字子座(7)上，轉(zhuǎn)子(1)套裝在定子座(7)和定子(3)中，壓電陶瓷(4)安裝在定子(3)的一個端面上，壓電陶瓷(4)通電后迫使定子(3)另一個端面上的齒狀振動圈(10)蠕動壓迫安裝在定子(3)與轉(zhuǎn)子(1)之間的摩擦材料(2)從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子(1)轉(zhuǎn)動，其特征是所述的齒狀振動圈(10)中的每個振動齒(11)靠近定子(3)中心孔的一端的厚度大于另一端的厚度,從而形外圈固定支撐面內(nèi)圈振動的振動模式。本發(fā)明種結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)徑大，易于安裝及預(yù)壓力可調(diào)。
文檔編號H02N2/12GK103051243SQ201310010489
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者牛子杰, 丁慶軍, 潘松, 孫志峻, 趙淳生, 張軍 申請人:南京航空航天大學(xué)