CN104079205A - 多振片式驻波型超声波电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多振片式驻波型超声波电机，包括转子部件、定子部件、控制线路板、固定附件。转子部件包括法兰、转子环、轴，轴和转子环之间通过法兰用螺钉联成一体。定子部件由压电陶瓷、激励环、振片组成，压电陶瓷与激励环之间用胶水固定，振片与激励环之间用焊接连接，并与轴成一定角度，定子部件套在支撑，通过立柱、压板、锁紧板联接在控制线路的基板上成为固定部件，振片是弹性体和预压力提供者。转子环内径比振片外径小。本发明采用圆周分布的振片式的结构，外转子设计，电机与控制一体化设计，并使用传感器，简化了系统结构。采用圆周分布的拼装式振片，降低了振片的加工难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波电机，尤其是涉及一种多振片式驻波型超声波电机。
背景技术
超声波电机是一种具有全新驱动原理的电机，与传统电磁电机相比，超声波电机不使用线圈，采用压电陶瓷逆压电效应和定转子之间摩擦耦合来完成电机从电能到转矩输出能量的转换。超声波电机相对电磁电机具有响应快、低速大转矩、无输入自锁、无电磁干扰等特点。目前的驻波超声波电机为内转子式振片式结构，内转子结构工艺复杂，零件加工精度不能在批量生产中保证，不能产生足够的功率，也不能应用。
目前超声波电机的定子采用整体式多振片，结构复杂较难加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多振片式驻波型超声波电机，采用圆周分布的振片式结构，外转子设计，电机与控制一体化设计，并使用传感器，简化了系统结构。
本发明所需要解决的问题是通过如下的技术方案实现的：本发明包括转子部件、定子部件、控制线路板、固定附件。转子部件包括法兰、转子环、轴，轴和转子环之间通过法兰用螺钉联成一体。定子部件由压电陶瓷、激励环、振片组成，压电陶瓷与激励环之间用胶水固定，振片与激励环之间用焊接连接，并与轴成一定角度，定子部件套在支撑上，通过立柱、压板、锁紧板联接在控制线路的基板上成为固定部件，振片是弹性体和预压力提供者。
转子环内径比振片外径小，振片采用弹性薄片材料制成，与转子内表面线接触，使振片弯曲形成预压力。并与轴线成一角度，激振以后形成椭圆质点，推动转子向振片倾斜的方向运动。
电机外径尺寸φ20-φ35，高度10-15mm，转速6-100r/min ，转矩0.2-0.4Nm，虽然定子振片接触转子的局部，但因是多片同时接触，振片外径大于转子的内径，组装后能产生施加的预压力，摩擦损耗没增加，噪音没增加，定子振片没有采用常规的径向固定方式，而是轴向方式对振动能量的传递损失小，从而实现了在同体积的状态下，低转速大转矩的特点。
相对与一般驻波电机，本发明的结构尺寸短小扁平，并且可以方便的将电机固定与电路板上，并可通过电路板与其它负载相联接，不影响电机的运行性能和精度。
本发明的目的还在于提供一种超声波电机拼装式振片，采用圆周分布的拼装式振片，降低了振片的加工难度。
本发明采用20号钢和65Mn钢作为加工材料，通过加工和焊接使其联成一体，并在焊接的过程中与轴线成一定的角度，从而使顶点的椭圆振动转化为对转子的推力。
本发明包括激励环、振片、焊料,激励环加工成环状，内孔尺寸与压电陶瓷成过渡配合，在外圆周上开与轴线成一定倾角的槽，槽宽0.10～0.25mm,振片的厚度与槽的宽对应，振片采用弹性薄片材料制成如65Mn，将振片插入激励环槽内，用焊接将其联成一体。振片采用弹性薄片材料制成，在转子表面形成预压力，并与轴线成一角度，激振以后形成椭圆质点，推动转子向振片倾斜的方向运动。
这种结构加工可以利用一般车、铣床来完成，效率高,由于振片是拼装式，降低了加工难度，提高振片的加工精度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1所示为多振片式驻波型超声波电机结构示意图
图2所示为多振片式驻波型超声波电机转子部件示意图
图3所示为多振片式驻波型超声波电机定子部件示意图
图4所示为多振片式驻波型超声波电机拼装式振片结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示：本发明多振片式驻波型超声波电机包括转子部件10、定子部件20、控制线路板30、固定附件40。如图2所示：转子部件10包括法兰11、转子环12、轴13，轴13和转子环12之间通过法兰11用螺钉联成一体。如图3所示：定子部件20由压电陶瓷21、激励环22、振片23组成，压电陶瓷21与激励环22之间用胶水固定，振片23与激励环22之间用焊接连接，并与轴 线成一定角度。如图1所示：定子部件20套在支撑41，通过立柱44、压板42、锁紧板43联接在控制线路的基板上成为固定部件40，振片23是弹性体和预压力提供者。转子环12内径比振片23外径小。轴上无轴承，在支撑的内孔进行滑动摩擦，法兰平面贴合支撑的上平面，转子通过轴上的轴用弹性挡圈在支撑的另一面轴向固定。
振片23采用弹性薄片材料制成，在转子表面形成预压力，并与轴线成一角度，激振以后形成椭圆质点，推动转子向振片倾斜的方向运动。
电路中加装了光电感应器31，通过检测转子外圆可以知道转子转过的角度，从而实现精准运转。
由图4可知，本发明专利的振片包括激励环22、振片23、焊料24，激励环22加工成环状，在激励环22外圆周上开与轴线成一定倾角的槽，槽宽0.10～0.25mm,振片23的厚度与槽的宽对应，激励环22、振片23采用弹性薄片材料制成，如65Mn，将振片23插入激励环22槽内，用焊料24将将焊接成一体。
激励环22、振片23采用弹性薄片材料制成，在转子表面形成预压力，并与轴线成一角度，激振以后形成椭圆质点，推动转子向振片倾斜的方向运动。
Claims (6)
1.多振片式驻波型超声波电机，包括转子部件（10）、定子部件（20）、控制线路板（30）、固定附件（40），其特征在于：转子部件（10）包括法兰（11）、转子环（12）、轴（13），轴（13）和转子环（12）之间通过法兰（11）用螺钉联成一体，定子部件（20）由压电陶瓷（21）、激励环（22）、振片（23）组成，压电陶瓷（21）与激励环（22）之间用胶水固定，定子部件（20）套在支撑（41），通过立柱（44）、压板（42）、锁紧板（43）联接在控制线路的基板上成为固定部件（40）。
2.如权利要求1所述的多振片式驻波型超声波电机，其特征在于：所述的转子环（12）内径比振片（23）外径小。
3.如权利要求1所述的多振片式驻波型超声波电机，其特征在于：所述的振片（23），包括激励环（22）、焊料（24），其特征在于：将振片（23）插入激励环（22）槽内，用焊料（24）将其焊接成一体，并与轴成一定角度。
4.如权利要求1所述的多振片式驻波型超声波电机，其特征在于：所述的激励环（22）外圆周上开与轴线成倾角的槽，槽宽0.10～0.25mm,振片（23）的厚度与槽的宽对应。
5.如权利要求1所述的多振片式驻波型超声波电机，其特征在于：所述的激励环（22）、振片（23）为弹性薄片材料。
6.如权利要求1所述的多振片式驻波型超声波电机，其特征在于：所述的控制线路板（30）电路中加装了光电感应器（31），通过检测转子外圆确定转子运转的角度。
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