貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，以解決現(xiàn)有超聲波馬達(dá)存在傳動(dòng)效率較低、摩擦磨損嚴(yán)重、使用壽命短等問題。本發(fā)明的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)包括柔性圓盤、剛性軸和激振元件。柔性圓盤為具有微型內(nèi)齒的盤形結(jié)構(gòu)彈性體，剛性軸為具有微型外齒的剛性階梯圓軸，柔性圓盤的微型內(nèi)齒齒數(shù)大于剛性軸的微型外齒齒數(shù)且互質(zhì)，激振元件為壓電陶瓷片，通過膠粘或冷焊工藝均布固結(jié)于柔性圓盤的表面，激勵(lì)柔性圓盤產(chǎn)生徑向微幅的伸縮振動(dòng)，利用振動(dòng)耦合產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)剛性軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。本發(fā)明具有易于微型化、傳動(dòng)效率較高、適合連續(xù)性長時(shí)間工作等優(yōu)點(diǎn)，在精密驅(qū)動(dòng)與定位控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，屬于精密驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波馬達(dá)是利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)激勵(lì)彈性體(一般稱為定子或超聲振子)產(chǎn)生微幅超聲振動(dòng)，通過定子與轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合實(shí)現(xiàn)機(jī)械能輸出的新型超聲驅(qū)動(dòng)器。超聲波馬達(dá)在工作過程中，定子與轉(zhuǎn)子間主要是依靠滑動(dòng)摩擦來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞。這種利用摩擦實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞方式，導(dǎo)致超聲波馬達(dá)存在功率損失大、傳動(dòng)效率較低、摩擦磨損嚴(yán)重、使用壽命短以及不適合連續(xù)長時(shí)間工作等問題，限制了超聲驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決超聲驅(qū)動(dòng)器存在功率損失大、傳動(dòng)效率較低、摩擦磨損嚴(yán)重、使用壽命短以及不適合連續(xù)長時(shí)間工作等問題，本發(fā)明公開了一種貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)包括柔性圓盤1、剛性軸2和激振元件3。所述的柔性圓盤I為內(nèi)孔具有微型內(nèi)齒的盤形結(jié)構(gòu)彈性體，剛性軸2采用帶有微型外齒的剛性階梯圓軸，柔性圓盤I的微型內(nèi)齒齒數(shù)大于剛性軸2的微型外齒齒數(shù)，且微型內(nèi)齒齒數(shù)與微型外齒齒數(shù)互質(zhì)，柔性圓盤I與剛性軸2之間通過微型小齒嚙合傳動(dòng)。激振元件3為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，通過膠粘或冷焊工藝實(shí)現(xiàn)與柔性圓盤I的固結(jié)，并沿周向均布于柔性圓盤I的表面。通過在激振元件3上施加超聲頻率內(nèi)的交變電信號(hào)，激勵(lì)柔性圓盤I產(chǎn)生徑向微幅的伸縮振動(dòng)，利用振動(dòng)耦合產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)剛性軸2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
[0005]本發(fā)明提出的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于微型化、傳動(dòng)效率較高、適合連續(xù)性長時(shí)間工作等優(yōu)點(diǎn)，在精密驅(qū)動(dòng)與定位控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前
旦
-5^ O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1所示為本發(fā)明提出的一種單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的王視圖；
圖2所示為本發(fā)明提出的一種單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的俯視圖；
圖3所示為本發(fā)明提出的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)中柔性圓盤的剖視圖；
圖4所示為本發(fā)明提出的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)中剛性軸的示意圖；` 圖5所示為本發(fā)明提出的一種單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的柔性圓盤的變形圖； 圖6所示為本發(fā)明提出的一種兩波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的俯視圖；
圖7所示為本發(fā)明提出的一種兩波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的柔性圓盤的變形圖；
圖8所示為本發(fā)明提出的一種三波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的俯視圖；
圖9所示為本發(fā)明提出的一種三波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的柔性圓盤的變形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式提供了一種單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的實(shí)施方案。該單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)主要由柔性圓盤1、剛性軸2和激振元件3組成。
[0008]所述的柔性圓盤I為內(nèi)孔具有微型內(nèi)齒的盤形結(jié)構(gòu)彈性體，剛性軸2采用帶有微型外齒的剛性階梯圓軸，柔性圓盤I與剛性軸2之間通過微型小齒嚙合傳動(dòng)。所述的激振元件3為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，共8片具體為第一壓電陶瓷片31、第二壓電陶瓷片32、第三壓電陶瓷片33、第四壓電陶瓷片34、第五壓電陶瓷片35、第六壓電陶瓷片36、第七壓電陶瓷片37、第八壓電陶瓷片38，通過膠粘(如愛牢達(dá)環(huán)氧樹脂膠)或冷焊工藝實(shí)現(xiàn)與柔性圓盤I的固結(jié)，并沿周向均布于柔性圓盤I的表面，其中第一壓電陶瓷片31與第五壓電陶瓷片35布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成Al激振組；第三壓電陶瓷片33與第七壓電陶瓷片37布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成A2激振組;A1激振組中第一壓電陶瓷片31與A2激振組中第三壓電陶瓷片33在柔性圓盤I的同側(cè)面對(duì)稱布置，Al激振組與A2激振組構(gòu)成A激振組。第二壓電陶瓷片32與第六壓電陶瓷片36布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成BI激振組；第四壓電陶瓷片34與第八壓電陶瓷片38布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成B2激振組；且BI激振組中第二壓電陶瓷片32與B2激振組中第四壓電陶瓷片34在柔性圓盤I的同側(cè)面對(duì)稱布置，BI激振組與B2激振組構(gòu)成B激振組。
[0009]A激振組與B激振組滿足空間正交布置關(guān)系。
[0010]本實(shí)施方式的激勵(lì)方法:參照?qǐng)D2與圖5進(jìn)行說明。A激振組中Al激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，A2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且Al激振組中第一壓電陶瓷片31與第五壓電陶瓷片35的變形同A2激振組中第三壓電陶瓷片33與第七壓電陶瓷片37的變形具有相同相位；B激振組中BI激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，B2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且BI激振組中第二壓電陶瓷片32與第六壓電陶瓷片36的變形同B2激振組中第四壓電陶瓷片34與第八壓電陶瓷片38的變形具有相同相位；A激振組與B激振組通電交變電信號(hào)的頻率相同，且處于超聲頻段(一般大于16 kHz )，電壓幅值相同，相位差滿足90度或270度的正交關(guān)系；當(dāng)相位差分別為90度和270度時(shí)，A激振組與B激振組激發(fā)柔性圓盤I產(chǎn)生的變形疊加耦合形成單個(gè)波長的驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剛性軸2的正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖6和圖7說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式提供了一種雙波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的實(shí)施方案。其組成部分和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同，區(qū)別在于激振元件3對(duì)柔性圓盤I的激振模式不同。
[0012]所述的激振元件3為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，共16片具體為第一壓電陶瓷片31、第二壓電陶瓷片32、第三壓電陶瓷片33、第四壓電陶瓷片34、第五壓電陶瓷片35、第六壓電陶瓷片36、第七壓電陶瓷片37、第八壓電陶瓷片38、第九壓電陶瓷片39、第十壓電陶瓷片310、第十一壓電陶瓷片311、第十二壓電陶瓷片312、第十三壓電陶瓷片313、第十四壓電陶瓷片314、第十五壓電陶瓷片315、第十六壓電陶瓷片316，其中第一壓電陶瓷片31、第九壓電陶瓷片39、第五壓電陶瓷片35、第十三壓電陶瓷片313構(gòu)成Al激振組，其中第一壓電陶瓷片31與第九壓電陶瓷片39布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第五壓電陶瓷片35與第十三壓電陶瓷片313布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第一壓電陶瓷片31與第五壓電陶瓷片35同側(cè)面180度布置，第九壓電陶瓷片39與第十三壓電陶瓷片313同側(cè)面180度布置；激振元件3中第三壓電陶瓷片33、第十一壓電陶瓷片311、第七壓電陶瓷片37、第十五壓電陶瓷片315構(gòu)成A2激振組，其中第三壓電陶瓷片33與第十一壓電陶瓷片311布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第七壓電陶瓷片37與第十五壓電陶瓷片315布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第三壓電陶瓷片33與第十一壓電陶瓷片311同側(cè)面180度布置，第七壓電陶瓷片37與第十五壓電陶瓷片315同側(cè)面180度布置；A1激振組與A2激振組成空間90度布置，Al激振組與A2激振組構(gòu)成A激振組。
[0013]所述的激振元件3中第二壓電陶瓷片32、第十壓電陶瓷片310、第六壓電陶瓷片36、第十四壓電陶瓷片314構(gòu)成BI激振組，其中第二壓電陶瓷片32與第十壓電陶瓷片310布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第六壓電陶瓷片36與第十四壓電陶瓷片314布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第二壓電陶瓷片32與第六壓電陶瓷片36同側(cè)面180度布置，第十壓電陶瓷片310與第十四壓電陶瓷片314同側(cè)面180度布置；激振元件3中第四壓電陶瓷片34、第十二壓電陶瓷片312、第八壓電陶瓷片38、第十六壓電陶瓷片316構(gòu)成B2激振組；其中第四壓電陶瓷片34與第十二壓電陶瓷片312布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第八壓電陶瓷片38與第十六壓電陶瓷片316布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第四壓電陶瓷片34與第八壓電陶瓷片38同側(cè)面180度布置，第十二壓電陶瓷片312與第十六壓電陶瓷片316同側(cè)面180度布置。BI激振組與B2激振組成空間90度布置，BI激振組與B2激振組構(gòu)成B激振組。
[0014]A激振組與B激振組滿足45度布置關(guān)系。
[0015]本實(shí)施方式的激勵(lì)方法:參照?qǐng)D6與圖7進(jìn)行說明。A激振組中Al激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，A2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且Al激振組中第一壓電陶瓷片31、第九壓電陶瓷片39、第五壓電陶瓷片35、第十三壓電陶瓷片313變形同A2激振組中第三壓電陶瓷片33、第十一壓電陶瓷片311、第七壓電陶瓷片37、第十五壓電陶瓷片315的變形具有 相同相位；B激振組中BI激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，B2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且BI激振組中第二壓電陶瓷片32、第十壓電陶瓷片310、第六壓電陶瓷片36、第十四壓電陶瓷片314的變形同B2激振組中第四壓電陶瓷片34、第十二壓電陶瓷片312、第八壓電陶瓷片38、第十六壓電陶瓷片16的變形具有相同相位4激振組與B激振組通電交變電信號(hào)的頻率相同，且處于超聲頻段(一般大于16 kHz )，電壓幅值相同，相位差滿足90度或270度的正交關(guān)系；當(dāng)相位差分別為90度和270度時(shí)，A激振組與B激振組激發(fā)柔性圓盤I產(chǎn)生的變形疊加耦合形成兩個(gè)波長的驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剛性軸2的正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
[0016]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖8和圖9說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式提供了一種三波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的實(shí)施方案。其組成部分和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一和【具體實(shí)施方式】二相同，區(qū)別在于激振元件3對(duì)柔性圓盤I的激振模式不同。
[0017]本實(shí)施方式的激勵(lì)方法:參照?qǐng)D8和圖9進(jìn)行說明，所述的激振元件3為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，共24片具體為第一壓電陶瓷片31、第二壓電陶瓷片32、第三壓電陶瓷片33、第四壓電陶瓷片34、第五壓電陶瓷片35、第六壓電陶瓷片36、第七壓電陶瓷片37、第八壓電陶瓷片38、第九壓電陶瓷片39、第十壓電陶瓷片310、第十一壓電陶瓷片311、第十二壓電陶瓷片312、第十三壓電陶瓷片313、第十四壓電陶瓷片314、第十五壓電陶瓷片315、第十六壓電陶瓷片316、第十七壓電陶瓷片317、第十八壓電陶瓷片318、第十九壓電陶瓷片319、第二十壓電陶瓷片320、第二十一壓電陶瓷片321、第二十二壓電陶瓷片322、第二十三壓電陶瓷片323、第二十四壓電陶瓷片324，其中第一壓電陶瓷片31、第十三壓電陶瓷片313、第五壓電陶瓷片35、第十七壓電陶瓷片317、第九壓電陶瓷片39、第二十一壓電陶瓷片321構(gòu)成Al激振組；其中第一壓電陶瓷片31與第十三壓電陶瓷片313布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第五壓電陶瓷片35與第十七壓電陶瓷片317布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第九壓電陶瓷片39與第二十一壓電陶瓷片321布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置；第一壓電陶瓷片31、第五壓電陶瓷片35與第九壓電陶瓷片39同側(cè)面120度布置。激振元件3中第三壓電陶瓷片33、第十五壓電陶瓷片315、第七壓電陶瓷片37、第十九壓電陶瓷片319、第十一壓電陶瓷片311、第二十三壓電陶瓷片323構(gòu)成A2激振組。其中第三壓電陶瓷片33與第十五壓電陶瓷片315布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第七壓電陶瓷片37與第十九壓電陶瓷片319布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第十一壓電陶瓷片311與第二十三壓電陶瓷片323布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置。第三壓電陶瓷片33、第七壓電陶瓷片37與第十一壓電陶瓷`片311同側(cè)面120度布置，第十五壓電陶瓷片315、第十九壓電陶瓷片319與第二十三壓電陶瓷片323同側(cè)面120度布置。第一壓電陶瓷片31與第十三壓電陶瓷片313布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第五壓電陶瓷片35與第十七壓電陶瓷片317布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第九壓電陶瓷片39與第二十一壓電陶瓷片321布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置；第一壓電陶瓷片31、第五壓電陶瓷片35與第九壓電陶瓷片39同側(cè)面120度布置，第十三壓電陶瓷片313、第十七壓電陶瓷片317與第二十一壓電陶瓷片321同側(cè)面120度布置；激振元件3中第三壓電陶瓷片33、第十五壓電陶瓷片315、第七壓電陶瓷片37、第十九壓電陶瓷片319、第十一壓電陶瓷片311、第二十三壓電陶瓷片323構(gòu)成A2激振組；其中第三壓電陶瓷片33與第十五壓電陶瓷片315布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第七壓電陶瓷片37與第十九壓電陶瓷片319布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第十一壓電陶瓷片311與第二十三壓電陶瓷片323布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置；第三壓電陶瓷片33、第七壓電陶瓷片37與第十一壓電陶瓷片311同側(cè)面120度布置，第十五壓電陶瓷片315、第十九壓電陶瓷片319與第二十三壓電陶瓷片323同側(cè)面120度布置，Al激振組與A2激振組構(gòu)成A激振組。
[0018]激振元件3中第二壓電陶瓷片32、第十四壓電陶瓷片314、第六壓電陶瓷片36、第十八壓電陶瓷片318、第十壓電陶瓷片310、第二十二壓電陶瓷片322構(gòu)成BI激振組；其中第二壓電陶瓷片32與第十四壓電陶瓷片314布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第六壓電陶瓷片36與第十八壓電陶瓷片318布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第十壓電陶瓷片310與第二十二壓電陶瓷片322布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置；第二壓電陶瓷片32、第六壓電陶瓷片36與第十壓電陶瓷片310同側(cè)面120度布置，第十四壓電陶瓷片314、第十八壓電陶瓷片318與第二十二壓電陶瓷片322同側(cè)面120度布置；激振元件3中第四壓電陶瓷片34、第十六壓電陶瓷片316、第八壓電陶瓷片38、第二十壓電陶瓷片320、第十二壓電陶瓷片312、第二十四壓電陶瓷片324構(gòu)成B2激振組；其中第四壓電陶瓷片34與第十六壓電陶瓷片316布置于柔性圓盤3的雙面對(duì)稱位置，第八壓電陶瓷片38與第二十壓電陶瓷片320布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置，第十二壓電陶瓷片312與第二十四壓電陶瓷片324布置于柔性圓盤I的雙面對(duì)稱位置；第四壓電陶瓷片34、第八壓電陶瓷片38與第十二壓電陶瓷片312同側(cè)面120度布置，第十六壓電陶瓷片316、第二十壓電陶瓷片320與第二十四壓電陶瓷片324同側(cè)面120度布置，BI激振組與B2激振組構(gòu)成B激振組。
[0019]A激振組與B激振組滿足30度布置關(guān)系。
[0020]本實(shí)施方式的激勵(lì)方法:參照?qǐng)D8與圖9進(jìn)行說明。A激振組中Al激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，A2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且Al激振組中第一壓電陶瓷片31、第十三壓電陶瓷片313、第五壓電陶瓷片35、第十七壓電陶瓷片317、第九壓電陶瓷片39、第二十一壓電陶瓷片321變形同A2激振組中第三壓電陶瓷片33、第十五壓電陶瓷片315、第七壓電陶瓷片37、第十九壓電陶瓷片319、第十一壓電陶瓷片311、第二十三壓電陶瓷片323的變形具有相同相位；B激振組中BI激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，B2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且BI激振組中第二壓電陶瓷片32、第十四壓電陶瓷片314、第六壓電陶瓷片36、第十八壓電陶瓷片318、第十壓電陶瓷片310、第二十二壓電陶瓷片322的變形同B2激振組中第四壓電陶瓷片34、第十六壓電陶瓷片316、第八壓電陶瓷片38、第二十壓電陶瓷片320、第十二壓電陶瓷片312、第二十四壓電陶瓷片324的變形具有相同相位。A激振組與B激振組通電交變電信號(hào)的頻率相同，且處于超聲頻段(一般大于16 kHz),電壓幅值相同，相位差滿足90度或270度的正交關(guān)系，當(dāng)相位差分別為90度和270度時(shí)，A激振組與B激振組激發(fā)柔性圓盤I產(chǎn)生的變形疊加耦合形成三個(gè)波長的驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剛性軸2的正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)由柔性圓盤(I)、剛性軸(2)和激振元件(3)組成，其特征在于:所述的柔性圓盤(I)為內(nèi)孔具有微型小齒的盤形結(jié)構(gòu)彈性體，剛性軸(2)采用帶有微型外齒的剛性階梯圓軸，柔性圓盤(I)的微型內(nèi)齒齒數(shù)大于剛性軸(2)的微型外齒齒數(shù)，且微型內(nèi)齒齒數(shù)與微型外齒齒數(shù)互質(zhì)，柔性圓盤(I)與剛性軸(2)之間通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，激振元件(3)為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，通過膠粘或冷焊工藝實(shí)現(xiàn)與柔性圓盤(I)的固結(jié)，并沿周向均布于柔性圓盤(I)的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于為一種單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，該單波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)中激振元件(3)為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，共8片具體為第一壓電陶瓷片(31)、第二壓電陶瓷片(32)、第三壓電陶瓷片(33)、第四壓電陶瓷片(34)、第五壓電陶瓷片(35)、第六壓電陶瓷片(36)、第七壓電陶瓷片(37)、第八壓電陶瓷片(38);其中第一壓電陶瓷片(31)與第五壓電陶瓷片(35)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成Al激振組；第三壓電陶瓷片(33)與第七壓電陶瓷片(37)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成A2激振組;Al激振組中第一壓電陶瓷片(31)與A2激振組中第三壓電陶瓷片(33)在柔性圓盤Cl)的同側(cè)面對(duì)稱布置，Al激振組與A2激振組構(gòu)成A激振組；第二壓電陶瓷片(32)與第六壓電陶瓷片(36)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成BI激振組；第四壓電陶瓷片(34)與第八壓電陶瓷片(38)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，構(gòu)成B2激振組；且BI激振組中第二壓電陶瓷片(32)與B2激振組中第四壓電陶瓷片(34)在柔性圓盤(I)的同側(cè)面對(duì)稱布置，BI激振組與B2激振組構(gòu)成B激振組，A激振組與B激振組滿足空間正交布置關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于:激振元件(3)的激振方式為:A激振組中Al激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，A2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電壓，且Al激振組中第一壓電陶瓷片(31)與第五壓電陶瓷片(35)的變形同A2激振組中第`三壓電陶瓷片(33)與第七壓電陶瓷片(37)的變形具有相同相位激振組中BI激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，B2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且BI激振組中第二壓電陶瓷片(32)與第六壓電陶瓷片(36)的變形同B2激振組中第四壓電陶瓷片(34)與第八壓電陶瓷片(38)的變形具有相同相位；A激振組與B激振組通電交變電信號(hào)的頻率相同，且處于超聲頻段(一般大于16 kHz)，電壓幅值相同，相位差滿足90度或270度的正交關(guān)系；當(dāng)相位差分別為90度和270度時(shí)，A激振組與B激振組激發(fā)柔性圓盤(I)產(chǎn)生的變形疊加耦合形成單個(gè)波長的驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剛性軸(2)的正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于為一種雙波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，該雙波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)中激振元件(3)為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，共16片具體為第一壓電陶瓷片(31)、第二壓電陶瓷片(32)、第三壓電陶瓷片(33)、第四壓電陶瓷片(34)、第五壓電陶瓷片(35)、第六壓電陶瓷片(36)、第七壓電陶瓷片(37)、第八壓電陶瓷片(38)、第九壓電陶瓷片(39)、第十壓電陶瓷片(310)、第十一壓電陶瓷片(311)、第十二壓電陶瓷片(312)、第十三壓電陶瓷片(313)、第十四壓電陶瓷片(314)、第十五壓電陶瓷片(315)、第十六壓電陶瓷片(316)，其中激振元件(3)中第一壓電陶瓷片(31)、第九壓電陶瓷片(39)、第五壓電陶瓷片(35)、第十三壓電陶瓷片(313)構(gòu)成Al激振組，其中第一壓電陶瓷片(31)與第九壓電陶瓷片(39)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第五壓電陶瓷片(35)與第十三壓電陶瓷片(313)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第一壓電陶瓷片(31)與第五壓電陶瓷片(35)同側(cè)面180度布置，第九壓電陶瓷片(39)與第十三壓電陶瓷片(313)同側(cè)面180度布置；激振元件(3)中第三壓電陶瓷片(33)、第十一壓電陶瓷片(311)、第七壓電陶瓷片(37)、第十五壓電陶瓷片(315)構(gòu)成A2激振組，其中第三壓電陶瓷片(33)與第十一壓電陶瓷片(311)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第七壓電陶瓷片(37)與第十五壓電陶瓷片(315)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第三壓電陶瓷片(33)與第十一壓電陶瓷片(311)同側(cè)面180度布置，第七壓電陶瓷片(37)與第十五壓電陶瓷片(315)同側(cè)面180度布置；A1激振組與A2激振組成空間90度布置，Al激振組與A2激振組構(gòu)成A激振組；激振元件(3)中第二壓電陶瓷片(32)、第十壓電陶瓷片(310)、第六壓電陶瓷片(36)、第十四壓電陶瓷片(314)構(gòu)成BI激振組，其中第二壓電陶瓷片(32)與第十壓電陶瓷片(310)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第六壓電陶瓷片(36)與第十四壓電陶瓷片(314)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第二壓電陶瓷片(32)與第六壓電陶瓷片(36)同側(cè)面180度布置，第十壓電陶瓷片(310)與第十四壓電陶瓷片(314)同側(cè)面180度布置；激振元件(3)中第四壓電陶瓷片(34)、第十二壓電陶瓷片(312)、第八壓電陶瓷片(38)、第十六壓電陶瓷片(316)構(gòu)成B2激振組；其中第四壓電陶瓷片(34)與第十二壓電陶瓷片(312)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第八壓電陶瓷片(38)與第十六壓電陶瓷片(316)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第四壓電陶瓷片(34)與第八壓電陶瓷片(38)同側(cè)面180度布置，第十二壓電陶瓷片(312)與第十六壓電陶瓷片(316)同側(cè)面180度布置，BI激振組與B2激振組成空間90度布置，BI激振組與B2激振組構(gòu)成B激振組，A激振組與B激振組滿足45度布置關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于:激振元件(3)的激振方式為:A激·振組中Al激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，A2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且Al激振組中第一壓電陶瓷片(31)、第九壓電陶瓷片(39)、第五壓電陶瓷片(35)、第十三壓電陶瓷片(313)變形同A2激振組中第三壓電陶瓷片(33)、第十一壓電陶瓷片(311)、第七壓電陶瓷片(37)、第十五壓電陶瓷片(315)的變形具有相同相位；B激振組中BI激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，B2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且BI激振組中第二壓電陶瓷片(32)、第十壓電陶瓷片(310)、第六壓電陶瓷片(36)、第十四壓電陶瓷片(314)的變形同B2激振組中第四壓電陶瓷片(34)、第十二壓電陶瓷片(312)、第八壓電陶瓷片(38)、第十六壓電陶瓷片(316)的變形具有相同相位；當(dāng)相位差分別為90度和270度時(shí)，A激振組與B激振組激發(fā)柔性圓盤(I)產(chǎn)生的變形疊加耦合形成兩個(gè)波長的驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剛性軸(2)的正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于為一種三波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，該三波長激振模式的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)中激振元件(3)為PZT4或PZT8型壓電陶瓷片，共24片具體為第一壓電陶瓷片(31)、第二壓電陶瓷片(32)、第三壓電陶瓷片(33)、第四壓電陶瓷片(34)、第五壓電陶瓷片(35)、第六壓電陶瓷片(36)、第七壓電陶瓷片(37)、第八壓電陶瓷片(38)、第九壓電陶瓷片(39)、第十壓電陶瓷片(310)、第十一壓電陶瓷片(311)、第十二壓電陶瓷片(312)、第十三壓電陶瓷片(313)、第十四壓電陶瓷片(314)、第十五壓電陶瓷片(315)、第十六壓電陶瓷片(316)、第十七壓電陶瓷片(317)、第十八壓電陶瓷片(318)、第十九壓電陶瓷片(319)、第二十壓電陶瓷片(320)、第二十一壓電陶瓷片(321)、第二十二壓電陶瓷片(322)、第二十三壓電陶瓷片(323)、第二十四壓電陶瓷片(324)，其中激振元件(3)中第一壓電陶瓷片(31)、第十三壓電陶瓷片(313)、第五壓電陶瓷片(35)、第十七壓電陶瓷片(317)、第九壓電陶瓷片(39)、第二十一壓電陶瓷片(321)構(gòu)成Al激振組；其中第一壓電陶瓷片(31)與第十三壓電陶瓷片(313)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第五壓電陶瓷片(35)與第十七壓電陶瓷片(317)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第九壓電陶瓷片(39)與第二十一壓電陶瓷片(321)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置；第一壓電陶瓷片(31)、第五壓電陶瓷片(35)與第九壓電陶瓷片(39)同側(cè)面120度布置，第十三壓電陶瓷片(313)、第十七壓電陶瓷片(317)與第二十一壓電陶瓷片(321)同側(cè)面120度布置；激振元件(3)中第三壓電陶瓷片(33)、第十五壓電陶瓷片(315)、第七壓電陶瓷片(37)、第十九壓電陶瓷片(319)、第十一壓電陶瓷片(311)、第二十三壓電陶瓷片(323)構(gòu)成A2激振組；其中第三壓電陶瓷片(33)與第十五壓電陶瓷片(315)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第七壓電陶瓷片(37)與第十九壓電陶瓷片(319)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第十一壓電陶瓷片(311)與第二十三壓電陶瓷片(323)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置；第三壓電陶瓷片(33)、第七壓電陶瓷片(37)與第十一壓電陶瓷片(311)同側(cè)面120度布置，第十五壓電陶瓷片(315)、第十九壓電陶瓷片(319)與第二十三壓電陶瓷片(323)同側(cè)面120度布置，Al激振組與A2激振組構(gòu)成A激振組；激振元件(3)中第二壓電陶瓷片(32)、第十四壓電陶瓷片(314)、第六壓電陶瓷片(36)、第十八壓電陶瓷片(318)、第十壓電陶瓷片(310)、第二十二壓電陶瓷片(322)構(gòu)成BI激振組；其中第二壓電陶瓷片(32)與第十四壓電陶瓷片(314)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第六壓電陶瓷片(36)與第十八壓電陶瓷片(318)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第十壓電陶瓷片(310)與第二十二壓電陶瓷片(322)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置·；第二壓電陶瓷片(32)、第六壓電陶瓷片(36)與第十壓電陶瓷片(310)同側(cè)面120度布置，第十四壓電陶瓷片(314)、第十八壓電陶瓷片(318)與第二十二壓電陶瓷片(322)同側(cè)面120度布置；激振元件(3)中第四壓電陶瓷片(34)、第十六壓電陶瓷片(316)、第八壓電陶瓷片(38)、第二十壓電陶瓷片(320)、第十二壓電陶瓷片(312)、第二十四壓電陶瓷片(324)構(gòu)成B2激振組；其中第四壓電陶瓷片(34)與第十六壓電陶瓷片(316)布置于柔性圓盤(3)的雙面對(duì)稱位置，第八壓電陶瓷片(38)與第二十壓電陶瓷片(320)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置，第十二壓電陶瓷片(312)與第二十四壓電陶瓷片(324)布置于柔性圓盤(I)的雙面對(duì)稱位置；第四壓電陶瓷片(34)、第八壓電陶瓷片(38)與第十二壓電陶瓷片(312)同側(cè)面120度布置，第十六壓電陶瓷片(316)、第二十壓電陶瓷片(320)與第二十四壓電陶瓷片(324)同側(cè)面120度布置，BI激振組與B2激振組構(gòu)成B激振組，A激振組與B激振組滿足30度布置關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于:激振元件(3)的激振方式為:A激振組中Al激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，A2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且Al激振組中第一壓電陶瓷片(31)、第十三壓電陶瓷片(313)、第五壓電陶瓷片(35)、第十七壓電陶瓷片(317)、第九壓電陶瓷片(39)、第二十一壓電陶瓷片(321)變形同A2激振組中第三壓電陶瓷片(33)、第十五壓電陶瓷片(315)、第七壓電陶瓷片(37)、第十九壓電陶瓷片(319)、第十一壓電陶瓷片(311)、第二十三壓電陶瓷片(323)的變形具有相同相位出激振組中BI激振組施加使其產(chǎn)生伸長或縮短變形的交變電信號(hào)，B2激振組施加使其產(chǎn)生縮短或伸長變形的交變電信號(hào)，且BI激振組中第二壓電陶瓷片(32)、第十四壓電陶瓷片(314)、第六壓電陶瓷片(36)、第十八壓電陶瓷片(318)、第十壓電陶瓷片(310)、第二十二壓電陶瓷片(322)的變形同B2激振組中第四壓電陶瓷片(34)、第十六壓電陶瓷片(316)、第八壓電陶瓷片(38)、第二十壓電陶瓷片(320)、第十二壓電陶瓷片(312)、第二十四壓電陶瓷片(324)的變形具有相同相位；當(dāng)相位差分別為90度和270度時(shí)，A激振組與B激振組激發(fā)柔性圓盤(I)產(chǎn)生的變形疊加耦合形成三個(gè)波長的驅(qū)動(dòng)行波，通過微型小齒嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剛性軸(2)的正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于本發(fā)明貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)的激勵(lì)交變電信號(hào)為正弦波、方波、鋸齒波。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片式盤形結(jié)構(gòu)超聲波嚙合馬達(dá)，其特征在于以上權(quán)利要求項(xiàng)僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案上所做的任何改動(dòng)，均`在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H02N2/10GK103856101SQ201410114365
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】程廷海, 張邦成, 姜大偉, 柳虹亮, 王良 申請(qǐng)人:長春工業(yè)大學(xué)