CN101505113A - 锥面超声波电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锥面超声波电机。现有的超声波电机的定子和转子采用平面接触，加工工艺复杂。本发明的转子为一体结构，包括转盘部分和转轴部分。板簧、定子以及转子的转盘部分设置在底座和端盖围合的内腔内。转子的转盘部分和板簧分别位于定子的两侧，转盘部分与定子的边沿相接触，转盘部分与定子相接触的接触面为斜面，圆环形的压电片固定设置在定子的背面。本发明利用圆台体或圆盘体的转子来代替普通的平面转子，大大减少了转子的加工工序。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，涉及一种超声波电机，具体涉及一种锥面接触并在定转子接触面实现自适应调整的行波型超声波电机。
背景技术
超声波电机(Ultrasonic Motor)，简称USM，是一种利用超声波振动能进行驱动的新型电机，与传统电磁式电机不同的是没有电枢和绕组，也不利用磁场传递能量，而是利用逆压电效应。在定子背面粘上压电片，并通入高频高压电信号后，由于压电片的逆压电效应，定子表面开始振动并输出行波。定子表面的行波运动必然使与之紧密接触的转子开始旋转，并输出机械能。
现有的行波型超声波电机其定转子大都采用平面接触结构，为了保证上下表面的平行度和面精度，对定、转子都需要一套繁琐的加工工艺来保证。且电机空载转速不高，效率低下。
发明内容
为了克服现有的行波型超声波电机要求精度高、工艺繁琐且效率不高的问题，本发明提供了一种锥面自适应接触的行波型超声波电机。通过锥形定子和锥形转子配合形成的自适应机构来保证定转子之间紧密接触，使电机输出效率和空载转速都优于平面型的超声波电机，且其堵转力矩能基本保持同尺寸的电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括固定连接的底座和端盖，一体结构的转子包括转盘部分和转轴部分，转盘部分位于转轴部分的中间段，转盘部分的上、下面与转轴部分的轴向垂直。板簧、定子以及转子的转盘部分设置在底座和端盖围合的内腔内。转子的转轴部分的两端分别穿过底座和端盖设置，其中一端通过深沟轴承与底座配合连接，主要用于转轴部分径向方向上的受力；另一端通过角接触轴承与端盖配合连接，主要用于转轴部分轴向方向上的受力。定子为圆环形铜构件，转子的转盘部分和板簧分别位于定子的两侧；板簧的中心开孔处设置有定位销，定子的底部开有定位槽，定子与板簧通过定位槽和定位销连接。板簧外端设置有卡销，卡销与端盖的卡槽配合连接。转子的转盘部分与定子位置配合，转盘部分与定子的边沿相接触，转盘部分与定子相接触的接触面为斜面；定子的边沿表面包括上表面，侧面。且上表面与侧面之间通过多个锥面过渡，所述的上表面为圆环形平面。圆环形的压电片固定设置在定子的背面，位置与定子的边沿对应。
所述的转盘部分为圆台体，圆台体的侧面为与定子相接触的接触面，圆台体的底角为5～85°；与上表面内侧相邻的锥面为定子边沿与转盘部分相接触的接触面。
所述的转盘部分为内凹的圆盘体，圆盘体的内侧面为与定子相接触的接触面，圆盘体的内侧底角为95～175°；与上表面外侧相邻的锥面为定子边沿与转盘部分相接触的接触面。
本发明具有的有益的效果是：利用圆台体或圆盘体的转子来代替普通的平面转子，大大减少了转子的工序。通过板簧的微小位移变化来补偿转子运行过程中产生的偏心，实现定转子接触面的自适应来减轻电机对加工精度的要求。本发明的超声波电机的效率将普通平面接触的超声波电机的20％提高到25％以上。
附图说明
图1是本发明一个具体实施例的结构示意图；
图2是本发明另一具体实施例的结构示意图；
图3是图1和图2中的定子的结构示意图；
图4是图1和图2中的板簧的结构示意图；
图5是图1中转子的结构示意图；
图6是图2中转子的结构示意图。
具体实施方式
如图1和2，锥面超声波电机包括固定连接的底座4、端盖1和一体结构的转子。
转子包括转盘部分7和转轴部分9，转盘部分7位于转轴部分9的中间段，转盘部分7的上、下面与转轴部分9的轴向垂直(如图5和6)。
板簧3、定子2以及转子的转盘部分7设置在底座4和端盖1围合的内腔内。转子的转轴部分9的两端分别穿过底座4和端盖1设置，其中一端通过深沟轴承5与底座4配合连接，主要用于转轴部分9径向方向上的受力；另一端通过角接触轴承6与端盖1配合连接，主要用于转轴部分9轴向方向上的受力。
如图3和4，定子2为圆环形铜构件，转子的转盘部分7和板簧3分别位于定子2的两侧。板簧3的中心开孔处设置有定位销3-1，定子2的底部开有定位槽2-1，定子2与板簧3通过定位槽2-1和定位销3-1连接。板簧3外端设置有卡销3-2，卡销3-2与端盖1的卡槽配合连接。转子的转盘部分7与定子2位置配合，转盘部分7与定子2的边沿相接触，定子2与转盘部分7接触的接触面上涂有耐磨材料。定子2的边沿表面包括上表面2-3和侧面2-5，上表面2-3为圆环形平面，且上表面2-3与侧面2-5之间通过多个锥面过渡。圆环形的压电片10固定设置在定2子的背面，位置与定子2的边沿对应。
如图1、3和5，一种实施例的转盘部分7为圆台体，圆台体的侧面为与定子相接触的接触面7-1，圆台体的底角α为30°；与上表面内侧相邻的锥面2-2为定子边沿与转盘部分相接触的接触面。
如图2、3和6，另一实施例的转盘部分7为内凹的圆盘体，圆盘体的内侧面为与定子相接触的接触面7-1，圆盘体的内侧底角β为150°；与上表面外侧相邻的锥面2-4为定子边沿与转盘部分相接触的接触面。
Claims (3)
1、锥面超声波电机，包括固定连接的底座、端盖和转子，其特征在于：转子为一体结构，包括转盘部分和转轴部分，转盘部分位于转轴部分的中间段，转盘部分的上、下面与转轴部分的轴向垂直；板簧、定子以及转子的转盘部分设置在底座和端盖围合的内腔内；转子的转轴部分的两端分别穿过底座和端盖设置，其中一端通过深沟轴承与底座配合连接，另一端通过角接触轴承与端盖配合连接；定子为圆环形铜构件，转子的转盘部分和板簧分别位于定子的两侧；板簧的中心开孔处设置有定位销，定子的底部开有定位槽，定子与板簧通过定位槽和定位销连接；板簧外端设置有卡销，卡销与端盖的卡槽配合连接；转子的转盘部分与定子位置配合，转盘部分与定子的边沿相接触，转盘部分与定子相接触的接触面为斜面；定子的边沿表面包括上表面和侧面，其中上表面为圆环形平面，上表面与侧面之间通过多个锥面过渡；圆环形的压电片固定设置在定子的背面，位置与定子的边沿对应。
2、如权利要求1所述的锥面超声波电机，其特征在于：所述的转盘部分为圆台体，圆台体的侧面为与定子相接触的接触面，圆台体的底角为5～85°；与上表面内侧相邻的锥面为定子边沿与转盘部分相接触的接触面。
3、如权利要求1所述的锥面超声波电机，其特征在于：所述的转盘部分为内凹的圆盘体，圆盘体的内侧面为与定子相接触的接触面，圆盘体的内侧底角为95～175°；与上表面外侧相邻的锥面为定子边沿与转盘部分相接触的接触面。
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