CN101719733A

CN101719733A - 压电陶瓷电机

Info

Publication number: CN101719733A
Application number: CN201010004825A
Authority: CN
Inventors: 马海英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2010-06-02

Abstract

本发明涉及压电陶瓷电机。现行电机技术：利用定子铜线圈将电能经多次能量转换后输出机械能，造成能源浪费严重；结构复杂、制造成本高、不节能、有电磁辐射。本发明技术是利用压电陶瓷的压电逆效应原理，把多片条形已极化的压电陶瓷片的一端固定，构成一圈，再将其分成一组或多组构成供电的一相或多相，并在其两面电极加交变电压，压电陶瓷片另一端会产生机械摆动(拨动)。使其同时在电源的频率和电压控制下按相应的频率和幅度拨动齿形转子，使齿形转子产生旋转。即构成压电陶瓷电机。也可将多个这样的电机级联叠加做到更大功率。本发明的压电陶瓷电机结构简单、制造成本低、制造工艺简单、节能效率极高，是现行电机的换代产品。可用于低转速、大扭矩、断电时自锁要求的场合，包括军事国防、航空航天领域有着广阔的应用前景。

Description

压电陶瓷电机

技术领域

本发明涉及利用压电陶瓷的压电逆效应原理制造的电机。

背景技术

现行电机技术：利用定子铜线圈将电能转换成磁能，再由部分磁能感应转子产生涡流电，涡流电能再次转换成磁能，作用于定子产生的旋转磁场而旋转。经过能量的多次转换，造成能源浪费严重；而且，结构复杂、制造成本高、不节能、有电磁辐射。

发明内容

本发明解决的技术问题：为了从根本上解决现有产品能耗高、不环保、成本高的不足，本发明提出一种全新概念和原理的，结构简单、制造成本低、制造工艺简单、节能效率极高的压电陶瓷电机。能实现低转速、大扭矩、断电时自锁，可省去减速机和电磁制动器，明显降低设备制造成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用压电陶瓷的压电逆效应原理，(注：压电逆效应：以被极化的压电陶瓷片两面，用作电极施加电压时，压电陶瓷片会产生机械形变。当电极施加交变电压时，压电陶瓷片会随交变电压产生机械摆动，摆动幅度跟加电电压成正比；摆动频率与加电频率同步)。

依据此科学原理，把条形已极化的压电陶瓷片的一端固定，并在两面电极加交变电压，压电陶瓷片另一端会产生机械摆动(拨动)。当其拨动齿形转子时，齿形转子会产生旋转。把多片压电陶瓷片固定成一圈，再将其分成一组或多组构成供电的一相或多相，同时拨动齿形转子，驱动转子旋转，即构成压电陶瓷电机。也可将多个这样的电机级联叠加做到更大功率。

本发明的有益效果是：本发明的电机具有其他现有电机无法比拟的优点：

1，结构简单、制造成本低、制造工艺简单、节能效率极高。

这种新型电机中，压电陶瓷片代替了铜线包，利用压电逆效应产生的机械拨动来驱动转子运动。它不像传统的电机那样，进行多次能量转换，而是直接将电能转化成机械能，没有能量散失，没有电磁辐射，能量转化率几乎100％，发热低。

2，可实现低转速、大扭矩、断电时自锁。可省去减速机和电磁制动器，明显降低设备制造成本。

3，可实现精密定位、伺服控制。利用变频控制器可控制运行的齿数来实现精确的步进控制。

4，体积小、重量轻。

本发明将在所有电机应用行业领域，包括军事国防、航空航天领域有着广阔的应用前景。压电陶瓷电机是电机领域的一次技术革命。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

说明书附图图1，为内转子电机结构图，在电机轴上安装齿形转子；把多片条形已极化的压电陶瓷定子片的一端按一定间距固定在电机壳体上，并在固定端的两面(a面和b面)电极上连接电源线，再将定子片分成一组或多组连接，构成供电的一相或多相，构成定子，即构成压电陶瓷电机。

说明书附图图4，为本发明电机的运转机理说明。压电陶瓷电机由变频控制器驱动(本发明不涉及变频控制器)当给电源线施加正向电压时，定子片就沿轨迹D向左摆动，推动齿形转子的A齿向左运行，当摆到左侧端点时，给电源线施加反向电压，定子片就即可沿轨迹D向右摆动，当摆过转子齿端运行轨迹C和定子片轨迹D的右侧交叉点后，转子在其他相定子片的推动下，转子的B齿向左运行进轨迹C和轨迹D的交叉区后，变频控制器通过对转子的位置检测后，给电源线施加正向电压，定子片就沿轨迹D向左摆动，推动转子的B齿向左运行---------周而复始，压电陶瓷电机即可运转起来。

依据本发明技术可使压电陶瓷电机衍生出许多结构形式的电机：内转子电机见附图图1，制作定成内圆型的定子片按一定频率左右摆动，拨动外圈带齿的转子沿定子片摆动方向旋转；外转子电机见附图图2，制作定成外圆型的定子片按一定频率左右摆动，拨动内圈带齿的转子沿定子片摆动方向旋转；直线电机见附图图3，制作成直线型的定子片按一定频率左右摆动，拨动带齿的动子沿定子片摆动方向作直线运动。

具体实施方式

压电陶瓷片的制作方法(技术方案)：把压电陶瓷泥碾压成条形薄片，尺寸安需要而定(拨动幅度跟长度、宽度有关，耐压跟厚度有关。长30mm宽5mm厚0.7mm，通AC175V 50Hz交流电时，振幅约3mm)。成形后放置培烧炉烧制成陶瓷片。将其一面粘接在相应尺寸的柔性导电基片上(以31mm×6mm×0.3mm铜片为宜)，另一面涂导电涂层(以导电银浆为宜)。用高压直流电源将压电陶瓷片的两面极化。即成压电陶瓷定子片。

压电陶瓷电机定子制作方法(技术方案)：把多片压电陶瓷定子片按一定间距均匀固定在电机壳体上见说明书附图图1(以环氧树脂灌浇为宜)，在定子片固定处连接电源导线(以导电卡片形式卡接，按供电电源的相分组跨接，灌浇环氧树脂时一起固定为宜)，即成压电陶瓷电机定子。可通过将多个这样的定子级联叠加做到更大定子获得更大的电机功率。

压电陶瓷电机转子制作方法(技术方案)：按需要制造相应直径、长度的齿形转子。齿距按定子片的拨动幅度、频率而定，可通过测算确保定子片把前一齿A推过去后，回摆时恰好避让过后一齿B，见说明书附图图4，通过变频控制完全可以实现(实际以3mm为宜)。

变频控制器可控制多相分组的定子片的振幅和频率，可实现对转子各齿的推挽，从而进行精确的转速控制，实现压电陶瓷电机的转矩输出，驱动机械负载运转。

Claims

1.前序部分

一种压电陶瓷电机。利用压电陶瓷的压电逆效应原理，将电能转化为可利用的机械能。特征部分

其特征是：给压电陶瓷定子片加电使其产生机械摆动，使其拨动齿形转子或动子，产生机械运动。