CN206226321U - 一种超声波电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种超声波电机，涉及电机的技术领域，为解决现有技术中的超声波电机加工难度高、组装耗时且易损坏的问题而发明。本实用新型提供的超声波电机，包括下转子，下转子的一侧表面的中心设有装配轴，装配轴上套设有定子和上转子，且定子位于上转子和下转子之间；上转子远离定子的一侧表面设有弹片，装配轴远离下转子的一端设有沿径向方向延伸的卡块，弹片上开设有允许装配轴和卡块穿过的装配孔，弹片处于自由状态时，卡块与下转子之间的间隙小于弹片与下转子之间的间隙，当卡块穿出装配孔并相对于弹片转动后，卡块可向靠近下转子的方向挤压弹片。本实用新型用于提供驱动力。

Description

一种超声波电机

技术领域

本实用新型涉及电机的技术领域，尤其涉及一种超声波电机。

背景技术

超声波电机是基于功能陶瓷的超声波频率的振动来实现驱动的驱动器，一般由振动体(相当于传统电0机中的定子，由压电陶瓷和金属弹性材料制成)和移动体(相当于传统电机中的转子，由弹性体和摩擦材料及塑料等制成)组成。在振动体的压电陶瓷振子上加高频交流电压时，利用逆压电效应或电致伸缩效应使定子在超声频段(频率为20千赫兹以上)产生微观机械振动，并将这种振动通过共振放大和摩擦耦合变换成旋转或直线型运动。

为了实现超声波电机的转动，超声波电机的转子需要给定子圈上的压电陶瓷提供一定的夹持力，才能随着定子圈的微观机械振动而旋转。如图1所示，现有技术中提出一种超声波电机，包括定子01以及分别设置在定子01两侧表面的上转子02和下转子03；下转子03靠近定子01一侧的表面上设置有轴04，轴04上设置有螺纹。定子01和上转子02均套设在轴04上，螺母05旋紧后可使转子对定子01产生一定的夹持力，确保定子01产生振动时能够使转子转动。

但是，现有技术的超声波电机在装配时，轴04穿过定子01，再从上转子02中心的通孔中穿出，然后利用十字螺丝刀固定住轴04，通过扳手旋紧螺母05，从而实现该超声波电机的装配固定，但该电机的装配耗时超过一分钟，不具备批量生产性，另外轴04为了保证绝缘性能，一般选择塑料材质，在塑料材质的轴04上加工十字槽，并机加螺纹时，轴04在加工过程中有可能会出现与下转子03脱开的情况，导致轴04的可靠性低，且加工工艺复杂。而若采用塑胶包塑金属螺杆的方法来生产轴04，轴04自身的强度有所增加，但同样存在加工工艺复杂的问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种超声波电机，该超声波电机的组装效率高、加工难度低且可靠性高。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种超声波电机，包括下转子，所述下转子的一侧表面的中心设有装配轴，所述装配轴上套设有定子和上转子，且所述定子位于所述上转子和所述下转子之间；所述上转子远离所述定子的一侧表面设有弹片，所述装配轴远离所述下转子的一端设有沿径向方向延伸的卡块，所述弹片上开设有允许所述装配轴和所述卡块穿过的装配孔，所述弹片处于自由状态时，所述卡块与所述下转子之间的间隙小于所述弹片与所述下转子之间的间隙，当所述卡块穿出所述装配孔并相对于所述弹片转动后，所述卡块可向靠近所述下转子的方向挤压所述弹片。

相较于现有技术，本实用新型实施例提供的超声波电机，装配轴上设置有卡块的一端依次穿过定子和上转子，并从弹片上的装配孔中穿出后，卡块相对于弹片转动一定角度，可使卡块靠近弹片的一侧表面挤压弹片，此时弹片会产生朝向下转子的形变，由于该超声波电机在使用过程中定子处于固定状态，因此弹片形变后产生的回复力会将上转子压向定子，同时，弹片形变后产生的回复力会通过装配轴传递至下转子，使下转子向定子所在位置挤压，从而使该超声波电机的下转子和上转子对定子产生一定的夹持力，以便于定子将振动传递，以使转子转动。该超声波电机在组装时，将定子和上转子依次套设在装配轴上，然后使卡块相对于弹片转动一定角度后与弹片接触并挤压弹片即可，组装所需时间短。且由于该超声波电机无需在装配轴上额外进行加工，因而不会降低装配轴的强度且加工难度低。

在第一种可能实现的方式中，结合第一方面，弹片上开设有限位孔，卡块朝向弹片的一侧表面上设置有限位凸起，限位凸起随卡块相对于弹片转动后，可使限位凸起卡接于限位孔内，以阻止卡块相对于弹片的转动。卡块转动一定角度后，限位凸起卡合于限位孔内，使得卡块不能相对于弹片转动，可避免该超声波电机在使用过程中出现卡块相对于弹片转动至装配孔处，导致转子对定子的夹持力消失，甚至于从装配轴上脱离。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面的第一种可能实现的方式，装配孔的形状与卡块和装配轴沿径向方向的截面形状相适应。从而尽可能地减小弹片上的开孔面积，从而确保弹片受到挤压后能够产生足够的回弹力作用于定子和转子上。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面的第二种可能实现的方式，装配孔的延伸方向与限位孔沿的延伸方向垂直。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面，沿装配轴的同一横截面圆周上间隔设置有多个卡块。降低了卡块的疲劳程度，避免卡块与装配轴在使用过程中脱开，从而确保了该超声波电机的使用寿命。

在第五种可能实现的方式中，结合第一方面的第四种可能实现的方式，多个卡块均匀分布于装配轴上。使弹片形变对定子和转子产生的夹持力均匀分布，确保了该超声波电机的稳定运转。

在第六种可能实现的方式中，结合第一方面的第五种可能实现的方式，卡块为沿装配轴的径向方向延伸的矩形卡块。

在第七种可能实现的方式中，结合第一方面的第六种可能实现的方式，装配轴上设置有两块卡块。

在第八种可能实现的方式中，结合第一方面的第一种可能实现的方式，限位凸起靠近装配轴的一侧与装配轴贴合固定。限位凸起不止与卡块连接，还与装配轴连接，不易脱落，确保了该超声波电机的稳定工作。

在第九种可能实现的方式中，结合第一方面的第一种可能实现的方式，卡块、限位凸起以及装配轴一体成型。一体成型避免了连接工艺，减少了工艺步骤且增加了各结构之间的连接强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中超声波电机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种超声波电机的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种超声波电机的上转子和弹片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种超声波电机的下转子和装配轴的结构示意图；

图5为图4的I部放大图；

图6为本实用新型实施例提供的一种超声波电机组装时装配轴配合穿过装配孔的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种超声波电机组装时卡块相对于弹片转动的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例所应用的超声波电机，***架构如图2至图5所示，包括下转子1，下转子1的一侧表面的中心设有装配轴2，装配轴2上套设有定子3和上转子4，且定子3位于上转子4和下转子1之间；上转子4远离定子3的一侧表面设有弹片5，装配轴2远离下转子1的一端设有沿径向方向延伸的卡块6，弹片5上开设有允许装配轴2和卡块6穿过的装配孔51，弹片5处于自由状态时，卡块6与下转子1之间的间隙小于弹片5与下转子1之间的间隙，当卡块6穿出装配孔51并相对于弹片5转动后，卡块6可向靠近下转子1的方向挤压弹片5。

本实用新型实施例提供的超声波电机，装配轴2上设置有卡块6的一端依次穿过定子3和上转子4，并从弹片5上的装配孔51中穿出后，卡块6相对于弹片5转动一定角度，可使卡块6靠近弹片5的一侧表面挤压弹片5，此时弹片5会产生朝向下转子1的形变，由于该超声波电机在使用过程中定子处于固定状态，因此弹片5形变后产生的回复力会将上转子4压向定子3，同时，弹片5形变后产生的回复力会通过装配轴2传递至下转子1，使下转子1向定子3所在位置挤压，从而使该超声波电机的下转子1和上转子4对定子3产生一定的夹持力，以便于定子3将振动传递，以使转子转动。该超声波电机在组装时，将定子3和上转子4依次套设在装配轴2上，然后使卡块6相对于弹片5转动一定角度后与弹片5接触并挤压弹片5即可，组装所需时间短。且由于该超声波电机无需在装配轴2上额外进行加工，因而不会降低装配轴2的强度且加工难度低。

上转子4带动弹片5转动过程时，弹片5与卡块6的接触面直接产生摩擦力，这部分摩擦力包括使弹片5和卡块6保持相对静止的静摩擦力，也包括使卡块6相对于弹片5移动的动摩擦力，当弹片5与卡块6之间的动摩擦力大于静摩擦力时，卡块6会出现相对于弹片5的移动，当卡块6相对于弹片5移动至装配孔51处时，卡块6对弹片5的挤压作用消失，使得转子对定子的夹持力消失，定子3无法将振动传递至转子上，导致该超声波电机不能正常工作。为避免这一情况的发生，如图3至图6所示，弹片5上开设有限位孔52，卡块6朝向弹片5的一侧表面上设置有限位凸起7，限位凸起7随卡块6相对于弹片5转动后，可使限位凸起7卡接于限位孔52内，以阻止卡块6相对于弹片5的转动。限位凸起7卡接于限位孔52内后，若弹片5与卡块6之间的动摩擦力大于静摩擦力时，则卡块6产生相对于弹片5移动的趋势，但由于限位凸起7卡接于限位孔52内，限位孔52的孔壁与限位凸起7的侧壁相抵靠，使得限位凸起7不能够相对于卡块6移动，进而限定了卡块6的相对于弹片5的移动，避免出现该超声波电机在运转过程中由于夹持力消失出现停机的情况。

卡块6穿过装配孔51后旋转一定角度后，卡块6的下表面挤压弹片5使弹片5产生形变，而弹片5产生的形变过大会导致弹片5的弹性形变转变为塑性形变，出现形变的位置不能回复甚至出现断裂，为避免这一情况，如图3和图6所示，装配孔51的形状与卡块6和装配轴2沿径向方向的截面形状相适应。装配孔51的形状与卡块6和装配轴2的组合结构的横截面的形状相适应，此时，卡块6和装配轴2的组合结构穿过装配孔51后，卡块6转动任意角度都能确保卡块6靠近弹片5的一侧表面与弹片5的接触面积最大，而卡块6对弹片5产生的挤压力大小不变，因而平均到弹片5接触面的单位面积上的压强较小，弹片5上与卡块6的接触面产生的形变较小，不会出现弹片5形变过大无法回复甚至断裂等情况，确保了该超声波电机的稳定工作。

将卡块6穿过装配孔51后的旋转角度优选为90°，如图6和图7所示，也即装配孔51的延伸方向与限位孔52沿的延伸方向垂直。若卡块6穿过装配孔51后的旋转角度较小，限位孔52与装配孔51之间的间距较小，这使得当限位凸起7卡接于限位孔52内后，卡块6在挤压弹片5时，靠近装配孔51一侧的弹片5产生的形变较大，这部分弹片5负荷较大，产生的形变较大，容易出现塑性形变甚至断裂。而当卡块6穿过装配孔51后的旋转角度较大时，虽然不会导致弹片5出现较大形变或是断裂，但由于装配过程中卡块6相对于弹片5的转动多采用人工完成，较大角度的转动人体手腕无法一次转动到位，需分次进行，装配耗时耗力。而将卡块6穿过装配孔51后的旋转角度设置为90°后，弹片5不会出现塑性形变甚至断裂，且转动角度更符合人体工学，操作人员在转动过程中可以一次旋转到位。

卡块6挤压弹片5使弹片5产生弹性形变后，弹片5的回复力在夹紧定子3和转子的同时，也对卡块6有一定的挤压作用，为避免弹片5对卡块6的挤压作用使卡块6与装配轴2脱开，如图4和图5所示，沿装配轴2的同一横截面圆周上间隔设置有多个卡块6，以使弹片5产生的回复力分别作用在不同的卡块6上，单个卡块6上的受力较小，不易脱开。

卡块6挤压弹片5使定子3和转子夹紧时，越靠近卡块6处的弹片5产生的形变越大，弹性形变越大也意味着夹持力越大，为避免夹持力分布不均导致的电机运转不稳定，如图5所示，多个卡块6均匀分布于装配轴2上，此时卡块6挤压弹片5产生的形变分布较为均匀，不会出现弹片5上局部位置处形变过大而另一部分形变过小的情况，有效确保了超声波电机的稳定运转。

优选将卡块6设置为沿装配轴2的径向方向延伸的矩形卡块，如图4至图7所示，矩形卡块的加工难度低且能够增大卡块6与弹片5之间的接触面积，能够有效减小接触面的单位面积上所受到的压强，避免弹片5出现塑性变形甚至断裂。

弹片5上开设有装配孔51和限位孔52，以便于该超声波电机的组装，但弹片5的开孔面积越大弹片5的强度就越低，使用过程中弹片5就越容易出现塑性变形甚至出现断裂，为避免这一情况，仅在装配轴2上设置有两块卡块6，如图3至图5所示，这两块卡块6在装配轴2的同一横截面圆周上均匀分布，这使得弹片5上的开孔面积较小，但能够确保弹片5所受到的挤压力分布均匀，不会影响到该超声波电机的正常工作。

设置在卡块6靠近弹片5一侧表面上的限位凸起7在使用过程中，其侧面与限位孔52的孔壁相互作用，从而将卡块6与弹片5的相对位置进行限定，但限位凸起7的侧面与限位孔52的孔壁在相互作用的过程中，限位凸起7与卡块6的连接部位会受到集中应力的作用，为避免限位凸起7与卡块6脱开，如图5所示，限位凸起7靠近装配轴2的一侧与装配轴2贴合固定，这使得限位凸起7不止与卡块6连接，还与装配轴2连接，限位凸起7在受到集中应力作用时也不易脱落。

卡块6与限位凸起7脱开或是卡块6与装配轴2脱开，都会影响到该超声波电机的正常运转，为避免这一情况的出现，如图5所示，卡块6、限位凸起7以及装配轴2一体成型，一体成型工艺避免了连接工艺，在一定程度上减少了工艺步骤，且一体成型工艺使得卡块6、限位凸起7以及装配轴2成为一个整体部件，各结构之间的连接强度较高。

关于本实用新型实施例的超声波电机的其他构成等已为本领域的技术人员所熟知，在此不再详细说明。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种超声波电机，包括下转子，所述下转子的一侧表面的中心设有装配轴，所述装配轴上套设有定子和上转子，且所述定子位于所述上转子和所述下转子之间；所述上转子远离所述定子的一侧表面设有弹片，其特征在于，所述装配轴远离所述下转子的一端设有沿径向方向延伸的卡块，所述弹片上开设有允许所述装配轴和所述卡块穿过的装配孔，所述弹片处于自由状态时，所述卡块与所述下转子之间的间隙小于所述弹片与所述下转子之间的间隙，当所述卡块穿出所述装配孔并相对于所述弹片转动后，所述卡块可向靠近所述下转子的方向挤压所述弹片。

2.根据权利要求1所述的超声波电机，其特征在于，所述弹片上开设有限位孔，所述卡块朝向所述弹片的一侧表面上设置有限位凸起，所述限位凸起随所述卡块相对于所述弹片转动后，可使所述限位凸起卡接于所述限位孔内，以阻止卡块相对于所述弹片的转动。

3.根据权利要求2所述的超声波电机，其特征在于，所述装配孔的形状与所述卡块和所述装配轴沿径向方向的截面形状相适应。

4.根据权利要求3所述的超声波电机，其特征在于，所述装配孔的延伸方向与所述限位孔沿的延伸方向垂直。

5.根据权利要求1所述的超声波电机，其特征在于，沿所述装配轴的同一横截面圆周上间隔设置有多个所述卡块。

6.根据权利要求5所述的超声波电机，其特征在于，多个所述卡块均匀分布于所述装配轴上。

7.根据权利要求6所述的超声波电机，其特征在于，所述卡块为沿径向方向延伸的矩形卡块。

8.根据权利要求7所述的超声波电机，其特征在于，所述装配轴上设置有两块所述卡块。

9.根据权利要求2所述的超声波电机，其特征在于，所述限位凸起靠近所述装配轴的一侧与所述装配轴贴合固定。

10.根据权利要求2所述的超声波电机，其特征在于，所述卡块、所述限位凸起以及所述装配轴一体成型。