CN206790372U - 一种预压力可调的中空超声波电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种预压力可调的中空超声波电机，包括传动机构、锁紧机构和外壳。将压电陶瓷片对称分区，每个分区在电信号激励下发生逆压变效应，定子与压电陶瓷片黏结在一起，在压电陶瓷片逆压电效应下激发出若干个幅值相等、在时间和空间上均有相位差的模态响应，模态响应在定子表面叠加形成行波。摩擦片黏结在转子下表面，通过锁紧螺钉和弹簧在转子上表面施加预压力，使定子与摩擦片及转子始终保持接触，其中转子上的腹板为锥形结构，结构无突变，在预压力作用下定子、转子接触面压力分布均匀，并且定子的基板上有一圈沟槽，起到隔振作用。通过定子与摩擦片之间的摩擦作用，定子表面的行波就能驱动转子转动，中空轴一端通过键与转子上的键槽连接，在转子带动下转动，输出功率，驱动负载。本实用新型结构简单、可靠性强，适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及微特电机技术领域，具体涉及一种预压力可调的中空超声波电机。
背景技术
超声波电机是一种新型微特电机，其工作原理是利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体在超声频段内微幅振动，并通过定子、转子之间的摩擦作用将振动转换为转子的旋转运动，输出功率，驱动负载。它不需要磁铁和线圈，打破了迄今为止由电磁效应获得转速和转矩的概念，是处于当前科学前沿的高新技术之一。
现有超声波电机定子、转子的预压力一般由转子或弹簧的变形施加，超声波电机工作时产生振动，转子和弹簧的变形也随之改变，定子、转子之间的预压力呈现未知的模糊状态，并且传统超声波电机组装完成后预压力不可调节，然而定子、转子之间的预压力对于超声波电机的性能有着重要的影响，这种定子、转子之间预压力的不确定性严重影响超声波电机的可靠性及性能，限制了超声波电机的应用范围。因此，有必要设计一种预压力可调节的超声波电机，在弹簧和转子双重变形下施加预压力，并且定子、转子之间的预压力随超声波电机的振动可以通过锁紧机构随时调节，这样可以极大地提高超声波电机输出性能的稳定性。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种预压力可调的中空超声波电机，这种超声波电机定子、转子之间的预压力依靠定子上腹板的锥形结构和弹簧共同施加，预压力可调，结构可靠。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：主要包括传动机构、锁紧机构和外壳。传动机构包括压电陶瓷片、定子、摩擦片、转子和中空轴等；锁紧机构主要由锁紧螺钉、弹簧等组成；外壳包括上盖、底座和中空轴承端盖等。其特征在于将压电陶瓷片对称分区，每个分区施加一定相位差的电信号激励，压电陶瓷片在电信号激励下发生逆压变效应，定子与压电陶瓷片黏结在一起，在压电陶瓷片逆压电效应下激发出若干个幅值相等、在时间和空间上均有一定相位差的模态响应，模态响应在定子表面叠加形成行波。摩擦片黏结在转子下表面，通过锁紧螺钉和弹簧在转子上表面施加一定的预压力，使摩擦片与定子始终保持接触，其中转子的腹板为锥形结构，结构无突变，在预压力作用下定子、转子接触面的压力分布均匀，定子与摩擦片及转子能实现很好的贴合，并且定子的基板上有一圈沟槽，起到隔振作用。通过定子与摩擦片之间的摩擦作用，定子表面的行波就能驱动转子转动，中空轴通过键与转子上键槽连接，中空轴另一端固定在轴承上，轴承安装在底座上，靠轴承端盖固定，中空轴在转子带动下转动，输出功率，驱动负载。本实用新型结构简单，预压力依靠弹簧和转子腹板锥形结构变形共同作用施加，并且可以通过锁紧螺钉调节，定子、转子接触面预压力分布均匀，可靠性强，定子、转子和中空轴为中空结构，适用范围广。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：中空超声波电机定子、转子与中空轴均为中空结构，使得超声波电机结构紧凑，质量更轻，同时能更好利用中空位置，适用范围更广。与传统超声波电机相比，本实用新型采用锁紧装置和转子腹板锥形结构共同施加预压力的方式，因弹簧和转子上腹板的锥形结构均为柔性，定子、转子之间的预压力随超声波电机工作时的振动随时调节，这样可以极大地提高超声波电机性能的稳定性，并且避免转子变形过大而导致薄弱环节破坏的情况发生，从而提高了超声波电机的可靠性。
附图说明
图1是一种预压力可调的中空超声波电机整体结构示意图
图2是一种预压力可调的中空超声波电机定子结构示意图
图3是一种预压力可调的中空超声波电机转子结构示意图
以上附图中：1、锁紧螺钉；2、上盖；3、弹簧；4、中空轴；5、转子；6、摩擦片；7、螺栓；8、定子；9、压电陶瓷片；10、底座；11、螺钉；12、轴承；13、轴承端盖；14、沟槽；15、键槽；16、腹板。
具体实施方式
如图1、3所示，本实用新型主要包括传动机构、锁紧机构和外壳。传动机构包括压电陶瓷片9、定子8、摩擦片6、转子5和中空轴4等；锁紧机构主要由锁紧螺钉1、弹簧3等组成；外壳包括上盖2、底座10和轴承端盖13等。其特征在于利用压电陶瓷片9在电信号激励下的逆压电效应，产生应力与变形，压电陶瓷片9黏结在定子8下表面，定子8安装在底座10上，将压电陶瓷片9对称分区，每个分区施加具有一定相位差的电信号激励，定子8在压电陶瓷片9逆压电效应下激发出若干个幅值相等、在时间和空间上均有一定相位差的模态响应，模态响应在定子8表面叠加形成行波。摩擦片6黏结在转子5下表面，锁紧螺钉1与上盖2的螺纹结构配合，弹簧3套在锁紧螺钉1下端，上盖2通过螺栓7固定在底座10上，锁紧螺钉1和弹簧3配合在转子5上表面施加一定的压力，转子5上腹板16的锥形结构变形和弹簧3变形使定子8与摩擦片6及转子5始终保持接触，其中转子5上腹板16的锥形结构无结构突变，避免了转子5变形过大而导致薄弱环节破坏的情况发生，在预压力作用下定子8、转子5接触面压力分布均匀。通过定子8与摩擦片6之间的摩擦作用，定子8表面的行波就能驱动转子5转动，转子5通过键与中空轴4上一端的键槽15连接，中空轴4另一端固定在轴承12上，轴承12安装在底座10上，靠轴承端盖13固定，轴承端盖13通过螺钉11固定在底座10上，中空轴4在转子5带动下转动，输出功率，驱动负载。
如图2所示，定子8的基板上有一圈沟槽14，将定子8的基体和齿隔离开，在超声波电机工作时起到隔振作用。本实用新型结构简单，质量更轻，同时能更好利用中空位置，适用范围更广，预压力依靠弹簧3和转子5上腹板16的锥形结构变形共同作用施加，通过锁紧螺钉1预压力可以调节，定子8、转子5接触面压力分布均匀，可靠性强。
上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此作为本实用新型的保护范围，凡根据实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种预压力可调的中空超声波电机，其特征在于：中空超声波电机包括传动机构、锁紧机构和外壳；将压电陶瓷片对称分区，每个分区在有相位差的电信号激励下发生逆压变效应，定子与压电陶瓷片黏结在一起，在压电陶瓷片逆压电效应下激发出若干个幅值相等、在时间和空间上均有相位差的模态响应，模态响应在定子表面叠加形成行波；摩擦片黏结在转子下表面，通过锁紧螺母和弹簧在转子上表面施加压力，转子上腹板的锥形结构发生变形，使定子与摩擦片及转子始终保持接触，通过定子与摩擦片之间的摩擦作用，定子表面的行波就能驱动转子转动，中空轴一端与转子连接，在转子带动下转动，输出功率，驱动负载。
2.根据权利要求1所述的一种预压力可调的中空超声波电机，其特征在于：所述的转子上的腹板为锥形结构，定子、转子接触面预压力依靠弹簧和锥形结构的变形共同施加。
3.根据权利要求1或2所述的一种预压力可调的中空超声波电机，其特征在于：所述的定子的基板上有一圈沟槽，超声电机工作时，起到隔振作用。
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| CN110932597A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-27 | 南京航空航天大学 | 一种可以缩短响应时间的变频振动方法以及振动致动器 |
| CN112290828A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 河南师范大学 | 一种具有轴向预加载的超声电机 |
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