CN101170289B - 使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机 - Google Patents

Abstract

使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机，它涉及超声波电机领域。本发明解决了现有超声电机径向大、轴向厚、预压力装置复杂的缺点。本发明的磁力加压的预压力装置采用磁钢，磁钢为圆形薄片，它固定定子底部；定子金属基体为中间有空心圆柱的八棱管，定子金属基体采用不导磁金属材料，定子金属基体的八个棱边上分别固定有压电元件，转子为导磁材料的圆锥台，它的上底面的边缘设置有齿轮，转子的侧壁搭接于定子金属基体的内沿上，磁力加压的预压力装置与转子之间的磁力吸引提供定子与转子间所需的预压力。本发明具有厚度薄，预压力装置简单、整机微型化、压电陶瓷易加工、成本低、可控性好、适合于薄型化和微型化的特殊使用场合。

Description

使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机

技术领域

本发明涉及一种超声波电机领域。

背景技术

超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动，通过定转子间的摩擦驱动，实现将电能转化为机械能输出的新型直接驱动电机。目前，常见的超声电机主要有行波型和驻波型、接触型和非接触型、直线型和旋转型超声电机。但是，现有超声电机普遍存在径向尺寸大、轴向尺寸厚、加载结构复杂等缺点，难于做得很薄且整机尺寸很小，不能满足特殊场合的薄型化和微型化的使用要求。

发明内容

本发明解决了现有超声电机存在径向尺寸大、轴向尺寸厚、预压力装置结构复杂的缺点，而提出的一种使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机。

本发明的使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机包括转子2、定子和磁力加压的预压力装置1；磁力加压的预压力装置1采用磁钢，磁钢为圆形薄片，所述的磁力加压的预压力装置1固定于定子的底部；所述的定子由金属基体3和八片相同尺寸的压电元件4组成，金属基体3为中心有空心圆柱的八棱管，金属基体3采用不导磁金属材料，金属基体3的八个棱边上分别固定有一片压电元件4，所述八片压电元件4中相邻的四片压电元件4为一组，每组压电元件4分别依次施加正弦波(sin(ωt))、余弦波(cos(ωt))、负正弦波(-sin(ωt))、负余弦波(-cos(ωt))的激励信号；所述的转子2的形状为圆锥台，转子2的上底面的边缘设置有齿轮2-1，转子2采用导磁材料，转子2的侧壁搭接于定子金属基体3的内沿上，所述磁力加压的预压力装置1与转子2之间的磁力吸引提供定子与转子间所需的预压力。

本发明具有厚度薄、预压力装置简单、整机微型化、压电陶瓷易加工、成本低、可控性好、适合于薄型化和微型化的特殊使用场合。

附图说明

图1是具体实施方式四的结构示意图；图2是具体实施方式四的定子俯视图；图3是具体实施方式五的结构示意图；图4是具体实施方式五的定子俯视图；图5是本发明的微型面内超声电机定子通电原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的磁力加压的预压力装置1采用磁钢，磁钢为圆形薄片。所述磁钢为N35或N42等永磁性材料。

具体实施方式二：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于圆片形磁钢的厚度为0.1mm～1mm、外径为1mm～4mm。

具体实施方式三：结合图1、图2、图5说明本实施方式，本实施方式的使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机由转子2、定子和磁力加压的预压力装置1组成；所述的磁力加压的预压力装置1固定于定子的底部；所述的定子由金属基体3和八片相同尺寸的压电元件4组成，金属基体3为中心有空心圆柱的八棱管，金属基体3采用不导磁金属材料，金属基体3的八个棱边上分别固定有一片压电元件4，所述八片压电元件4中相邻的四片压电元件4为一组，每组压电元件4分别依次施加正弦波(sin(ωt))、余弦波(cos(ωt))、负正弦波(-sin(ωt))、负余弦波(-cos(ωt))的激励信号；压电元件4在金属基体3的内圆面上产生两路驻波(相差90°)，合成一路行波，这路行波在平面内部，属于面内行波；所述的转子2的形状为圆锥台，转子2的上底面的边缘设置有齿轮2-1，实现电机转速、转矩的输出，转子2采用导磁材料，转子2的侧壁搭接于定子金属基体3的内沿上，所述磁力加压的预压力装置1与转子2之间的磁力吸引提供定子与转子间所需的预压力，使转子2侧壁压紧在定子金属基体3的内沿上。本实施方式所述压电元件4为PZT-4、PZT-5或PZT-8；定子金属基体3为硬铝、黄铜、锡青铜、锰青铜、硅青铜或铍青铜材料；转子2为45号钢。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于金属基体3的底部设置有内台肩孔3-1，磁力加压的预压力装置1固定于内台肩孔3-1内，磁力加压的预压力装置1的外径与内台肩孔3-1的肩壁之间存在有间隙，通过该间隙来调节预压力大小。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于增加了定位环5，定位环5固定在磁力加压的预压力装置1的上表面的中心位置，磁力加压的预压力装置1的上表面的边缘与金属基体3的底面固定连接，定位环5置于金属基体3的空心腔体内，定位环5的外壁与金属基体3的内壁之间存在有间隙，通过该间隙来调节预压力大小。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四或具体实施方式五的不同点在于使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机的高h为0.5mm～2mm、外径φ为1mm～5mm。其它组成和连接方式与具体实施方式三或具体实施方式四相同。

具体实施方式七：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同点在于定子与磁力加压的预压力装置1之间的固定连接、金属基体3与压电元件4之间的固定连接、定位环5与磁力加压的预压力装置1之间的固定连接为粘接，所用粘接剂为爱牢达(Araldite)类环氧树脂胶。其它组成和连接方式与具体实施方式一或具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图2、图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于定子金属基体3的壁厚为0.08mm～0.2mm。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

Claims (4)

1.使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机，它包括转子(2)和定子，其特征在于它还包括磁力加压的预压力装置(1)；磁力加压的预压力装置(1)采用磁钢，磁钢为圆形薄片，所述的磁力加压的预压力装置(1)固定于定子的底部；所述的定子由金属基体(3)和八片相同尺寸的压电元件(4)组成，金属基体(3)为中心有空心圆柱的八棱管，金属基体(3)采用不导磁金属材料，金属基体(3)的八个棱边上分别固定有一片压电元件(4)，所述八片压电元件(4)中相邻的四片压电元件(4)为一组，每组压电元件(4)分别依次施加正弦波(sin(ωt))、余弦波(cos(ωt))、负正弦波(-sin(ωt))、负余弦波(-cos(ωt))的激励信号；所述的转子(2)的形状为圆锥台，转子(2)的上底面的边缘设置有齿轮(2-1)，转子(2)采用导磁材料，转子(2)的侧壁搭接于定子金属基体(3)的内沿上，所述磁力加压的预压力装置(1)与转子(2)之间的磁力吸引提供定子与转子间所需的预压力。

2.根据权利要求1所述的使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机，其特征在于金属基体(3)的底部设置有内台肩孔(3-1)，磁力加压的预压力装置(1)固定于内台肩孔(3-1)内，磁力加压的预压力装置(1)的外径与内台肩孔(3-1)的肩壁之间存在有间隙。

3.根据权利要求1所述的使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机，其特征在于磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机还包括定位环(5)，定位环(5)固定在磁力加压的预压力装置(1)的上表面的中心位置，磁力加压的预压力装置(1)的上表面的边缘与金属基体(3)的底面固定连接，定位环(5)置于金属基体(3)的空心腔体内，定位环(5)的外壁与金属基体(3)的内壁之间存在有间隙。

4.根据权利要求2或3所述的使用磁力加压的预压力装置的微型面内超声电机，其特征在于组件之间的固定连接为粘接。

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