CN107947630B - 外圈输出的中空式超声电机 - Google Patents
外圈输出的中空式超声电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107947630B CN107947630B CN201711346733.0A CN201711346733A CN107947630B CN 107947630 B CN107947630 B CN 107947630B CN 201711346733 A CN201711346733 A CN 201711346733A CN 107947630 B CN107947630 B CN 107947630B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stator
- hollow base
- rigid rotor
- hollow
- outer ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/12—Constructional details
- H02N2/123—Mechanical transmission means, e.g. for gearing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
一种外圈输出的中空式超声电机，它包括中空底座（11）、定子（6）、压电陶瓷片（7）和刚性转子（10），其特征是所述的刚性转子（10）通过轴承安装在中空底座（11）外圈上，定子（6）固定在中空底座（11）上，定子（6）的下端面与压电陶瓷片（7）相连，定子（6）上驱动端面的齿状表面通过摩擦片（5）与刚性转子（10）相接触；压电陶瓷片（7）通电使定子（6）的驱动面产生变形驱动摩擦片（5）转动，摩擦片再通过摩擦力驱动刚性转子（10）实现外圈转动。本发明采用外圈输出，内圈夹持，中空结构可用于穿信号线，电源线，可以通过光路，也可以用于零部件的安装与固定，此外还取消了外壳结构，不需中间传动机构，使用更方便且机械效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机技术，尤其是一种以压电陶瓷变形驱动的中空式超声电机，具体地说是一种外圈输出的中空式超声电机。
背景技术
众所周知，超声电机（ultrasonic motor）是近二十年来发展起来的一种新概念动力装置，它突破了传统电磁电机的概念，没有绕组和磁路，不是依靠电磁相互作用来转换能量产生转子运动，而是利用压电材料的逆压电效应和弹性体的超声振动，将材料的微小变形通过弹性体的共振放大和摩擦传动转换成转子或动子（滑块）的宏观运动。中空型行波超声电机是在传统出轴的行波型超声电机的基础上对定子、转子、底座等核心零部件进行改造与优化，使得电机的输出轴变为直径较大的孔的一种电机。
由于行波型中空超声电机是基于普通超声电机基础上改造的，因此该种电机不仅包含了普通超声电机的基本特点，还展现了作为中空结构电机特有的优点，具体来说该种电机主要包括以下优点：扭矩/质量比大（是传统电机的3-10倍），结构简单、紧凑、低速大扭矩，无需齿轮减速机构，可实现直接驱动负载、具有断电自锁的功能、抗电磁干扰性强等，而中空型超声电机作为一种特殊的超声电机除了上述优点外，还有如下特点：
1、中空型超声电机由于结构的特点，该电机中心孔可以穿信号线，电源线，也可以通过光路，还可以进行前后零部件的安装和定位。
2、相比于电磁电机类的中空电机，中空型超声电机内孔可以设计更大，而电机体积可以更小，这点也是传统电磁类中空电机无法相比的。
3、中空型超声电机由于电机定子腹板变短，因此电机转动速度降低，但是也因此电机低速运转时的速度稳定性和可控性更好。
由于这些诱人的优点，使得超声电机作为控制系统的执行元件而广泛应用于光学仪器（电子显微镜、激光干涉仪等）、精密加工设备（精密镗床、磨床进刀系统）、微型机器人、医疗器械、办公自动化设备等高新技术领域。
目前常见的中空电机使用过程中需要通过一系列的传动机构进行工作，使得效率下降，同时中空底座进行旋转，不方便前后零部件的安装，同时容易造成前后零件的隔断，使得应用场所受到限制。
发明内容
本发明的目的是针对现有的中空式超声电机使用过程中需要通过一系列的传动结构从而使得整体的机械效率下降，同时现有的超声电机应用场所受限，不足以满足工程实际需要等问题，设计一种外圈输出的中空式超声电机。
本发明的技术方案是：
一种外圈输出的中空式超声电机，它包括中空底座11、定子6、压电陶瓷片7和刚性转子10，其特征是所述的刚性转子10通过第一轴承3安装在中空底座11外圈上，定子6固定在中空底座11上，其特征是所述的定子6的上驱动端面为齿状表面12，定子6的下端面与压电陶瓷片7相连，定子6的齿状表面12通过摩擦片5与刚性转子10相接触；压电陶瓷片7通电使定子6的上驱动面的齿状表面12产生变形形成行波驱动摩擦片5转动，摩擦片5与刚性转子10通过粘结剂固结以通过摩擦力驱动刚性转子10实现外圈转动。
所述的中空底座11为固定结构，定子6安装在中空底座11上，并通过定子限位座8防止相对转动，定子通过定子压紧套筒4实现其在中空底座11上的轴向定位，在刚性转子10的内凸面和定子6之间安装有摩擦片5，刚性转子10与定子6间的预压力通过锁紧螺母1、碟簧2及第一轴承3来施加；刚性转子10通过摩擦片5与定子6的驱动端面相接触，并通过定子6的驱动端面与摩擦片5间的摩擦力带动刚性转子10旋转，定子6的下端面与压电陶瓷片7相粘结以便在压电陶瓷片通电后迫使定子6上驱动端面上的齿状表面12发生蠕动而产生驱动力。
第一轴承3与中空底座11之间安装有定子压紧套筒4，既可固定定子6，也用于与第一轴承3相配合。
定子6与刚性转子10之间的预压力是由锁紧螺母1、第一轴承3与碟簧2提供的。
定子限位座8与定子6相配合，并且定子限位座8与中空底座11间通过螺母固定既能保证定子6在中空底座一的轴向定位，又能防止两者之间的相对转动。
定子限位座8侧面开有螺纹孔与光孔，相应的中空底座（11）上也有螺纹孔和通孔，其中这两个孔关于限位座的轴线对称，螺纹孔用于两者之间的固定，光孔用于通过线路。
转子10为位刚性转子，以增加定转子之间的接触面，使传动效果更加理想。
中空底座11为固定结构，可用于穿过信号线，电源线，可以通过光路，也可以用于零部件的安装与固定从而保证前后零部件的连续性。
本发明的有益效果：
本发明通过外圈输出，通过锁紧螺母1、碟簧2和第一轴承3进行预压力的施加，从而实现了：
1.电机不需中间传动机构可直接使用，使机械效率大大提高。
2.去除原有定子的隔震腹板和安装凸台，使结构大为简化。
3.通过锁紧螺母1、碟簧2和第一轴承3进行预压力施加，进而使用刚性转子10，使加工更为便捷。
4.刚性转子10使得定转子之间的接触面更大，传动效率大为提高。
5.使用过程中中空底座11为固定状态，中间可以穿信号线，电源线，也可以通过光路，及安装零部件。
6.本发明采用外圈输出，内圈夹持，中空结构可用于穿信号线，电源线，可以通过光路，也可以用于零部件的安装与固定，此外还取消了外壳结构，不需中间传动机构，使用更方便且机械效率更高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的定子结构示意图。
图3是本发明的转子结构示意图。
图4是传统的带隔振腹板与安装凸台的定子示意图。
图中：1.锁紧螺母，2.碟簧，3.第一轴承，4.定子压紧套筒，5.摩擦片，6.定子，7.压电陶瓷片，8.定子限位座，9.第二轴承10.刚性转子，11.中空底座，12.定子齿状表面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示。
一种外圈输出的中空式超声电机，它包括锁紧螺母1，碟簧2，第一轴承3、第二轴承9，定子压紧套筒4，摩擦片5，定子6，压电陶瓷片7，定子限位座8，刚性转子10，中空底座11，齿状表面12，如图1、图2和图3所示，所述的刚性转子10（如图3，带有内凸环）通过第一轴承3安装在中空底座11外圈上，定子6固定在中空底座11上，定子6的上驱动端面为齿状表面12，定子6的下端面与压电陶瓷片7相连，定子6的齿状表面12通过摩擦片5与刚性转子10相接触；压电陶瓷片7通电使定子6的上驱动面的齿状表面12产生变形形成行波驱动摩擦片5转动，摩擦片5与刚性转子10通过粘结剂固结以通过摩擦力驱动刚性转子10实现外圈转动。所述的中空底座11为固定结构，定子6安装在中空底座11上，并与中空底座11间有防止相对转动的定子限位座8，定子6通过定子压紧套筒4固定在中空底座上11上，刚性转子10和定子6之间有摩擦片5，通过锁紧螺母1与碟簧2及第一轴承3进行刚性转子10与定子6间的预压力施加。定子6与刚性转子10通过摩擦片5与定子相接触，定子6的驱动端面通过与摩擦片5间摩擦力驱动刚性转子10旋转，定子6的下端面与压电陶瓷片7相粘结以便在压电陶瓷片通电后迫使其上驱动端面上的齿状表面12发生蠕动而产生驱动力，定子与中空底座之间设有防止相对转动的结构8。如图1所示，压电陶瓷片7与定子6通过贴胶工艺粘在一起。压电陶瓷片7通电后迫使定子6的齿状表面12发生蠕动。定子6通过蠕动与摩擦片5产生摩擦，带动刚性转子10转动。定子限位座8与中空底座之间通过螺母连接，使定子6轴向得以限位，同时周向转动受限。定子6和压电陶瓷片7通过定子压紧套筒4和定子限位座8与中空底座11连接，定子6与转子10之间的预压力通过锁紧螺母1、碟簧2、第一轴承3施加并保持。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种外圈输出的中空式超声电机，它包括中空底座（11）、定子（6）、压电陶瓷片（7）和刚性转子（10），其特征是所述的刚性转子（10）通过第一轴承（3）安装在中空底座（11）外圈上，定子（6）固定在中空底座（11）上，其特征是所述的定子（6）的上驱动端面为齿状表面（12），定子（6）的下端面与压电陶瓷片（7）相粘结，定子（6）的齿状表面（12）通过摩擦片（5）与刚性转子（10）相接触；压电陶瓷片（7）通电使定子（6）的上驱动面的齿状表面（12）产生变形形成行波驱动摩擦片（5）转动，摩擦片（5）与刚性转子（10）通过粘结剂固结以通过摩擦力驱动刚性转子（10）实现外圈转动；所述的中空底座（11）为固定结构，定子（6）安装在中空底座（11）上，并通过定子限位座（8）防止相对转动，定子通过定子压紧套筒（4）实现其在中空底座（11）上的轴向定位，在刚性转子（10）的内凸面和定子（6）之间安装有摩擦片（5），刚性转子（10）与定子（6）间的预压力通过锁紧螺母（1）、碟簧（2）及第一轴承（3）来施加；刚性转子（10）通过摩擦片（5）与定子（6）的驱动端面相接触，并通过定子（6）的驱动端面与摩擦片（5）间的摩擦力带动刚性转子（10）旋转，定子（6）的下端面与压电陶瓷片（7）相粘结以便在压电陶瓷片通电后迫使定子（6）上驱动端面上的齿状表面（12）发生蠕动而产生驱动力；第一轴承（3）与中空底座（11）之间安装有定子压紧套筒（4），既可固定定子（6），也用于与第一轴承（3）相配合；定子（6）与刚性转子（10）之间的预压力是由锁紧螺母（1）、第一轴承（3）与碟簧（2）提供的；定子限位座（8）与定子（6）相配合，并且定子限位座（8）与中空底座（11）间通过螺母固定既能保证定子（6）在中空底座一的轴向定位，又能防止两者之间的相对转动。
2.根据权利要求1所述的外圈输出的中空式超声电机，其特征是定子限位座（8）侧面开有两个通孔，这两个孔关于限位座的轴线对称，中空底座（11）上相应位置分别有一螺纹孔用于与定子限位座的固定、一光孔用于通过线路。
3.根据权利要求1所述的外圈输出的中空式超声电机，其特征是转子（10）为位刚性转子，以增加定转子之间的接触面，使传动效果更加理想。
4.根据权利要求1所述的外圈输出的中空式超声电机，其特征是中空底座（11）为固定结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711346733.0A CN107947630B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 外圈输出的中空式超声电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711346733.0A CN107947630B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 外圈输出的中空式超声电机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107947630A CN107947630A (zh) | 2018-04-20 |
| CN107947630B true CN107947630B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=61943456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711346733.0A Active CN107947630B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 外圈输出的中空式超声电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107947630B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110444498B (zh) * | 2018-05-03 | 2022-01-04 | 苏州艾科瑞思智能装备股份有限公司 | 一种长距离、精准快速取装芯片装置 |
| CN111953229A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-17 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种行波微执行器位移放大结构 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103051243A (zh) * | 2013-01-11 | 2013-04-17 | 南京航空航天大学 | 振动圈内置的中空式超声电机 |
| CN103986366A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-08-13 | 南京航空航天大学 | 定子浮动的中空式超声电机 |
| CN105577027A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-11 | 西安创联超声技术有限责任公司 | 中空无轴高过载旋转行波超声波电机 |
| CN207559879U (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-29 | 南京航空航天大学 | 外圈输出的中空式超声电机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100631884B1 (ko) * | 2004-11-24 | 2006-10-09 | 삼성전기주식회사 | 평판형 압전 초음파 모터 |
-
2017
- 2017-12-15 CN CN201711346733.0A patent/CN107947630B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103051243A (zh) * | 2013-01-11 | 2013-04-17 | 南京航空航天大学 | 振动圈内置的中空式超声电机 |
| CN103986366A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-08-13 | 南京航空航天大学 | 定子浮动的中空式超声电机 |
| CN105577027A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-11 | 西安创联超声技术有限责任公司 | 中空无轴高过载旋转行波超声波电机 |
| CN207559879U (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-29 | 南京航空航天大学 | 外圈输出的中空式超声电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107947630A (zh) | 2018-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101404442B (zh) | 集成压电超声和电磁混合驱动的电机 | |
| CN107947630B (zh) | 外圈输出的中空式超声电机 | |
| CN101702592B (zh) | 双定转子阶梯轴结构盘状行波超声电机 | |
| CN101123405B (zh) | 旋转式超声电机的实现方法 | |
| CN207559879U (zh) | 外圈输出的中空式超声电机 | |
| US5828136A (en) | Combined power system using a rotation speed and torque detector | |
| CN103986366B (zh) | 定子浮动的中空式超声电机 | |
| CN108199616B (zh) | 一种准零刚度复合转子超声电机 | |
| CN103078554B (zh) | 压电电机定转子间压紧力的调节方法及其调节装置 | |
| CN100437329C (zh) | 微超声波马达手机摄像头调焦结构 | |
| CN201303293Y (zh) | 一种压电超声和电磁混合驱动的电机 | |
| CN204387155U (zh) | 一种纵振夹心式梁板复合激振增扭调速离合器 | |
| CN107939859B (zh) | 一种新型的超声离合器 | |
| CN209046444U (zh) | 抱闸结构及直驱旋转式电机 | |
| CN108194613B (zh) | 新型双谐波传动装置 | |
| CN204387154U (zh) | 一种贴片式增扭调速离合器 | |
| CN105587790A (zh) | 强力输出夹心式模态转换增扭调速离合装置及其控制方法 | |
| CN204533278U (zh) | 具有增扭调速功能的离合器 | |
| CN103066882B (zh) | 一种不对称电压驱动的压电陶瓷驱动器 | |
| CN109818528A (zh) | 一种步进式旋转型压电电机及其驱动方法 | |
| CN104967357A (zh) | 基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构 | |
| CN105587792B (zh) | 贴片夹心式复合激振增扭调速离合装置及其控制方法 | |
| CN204387156U (zh) | 一种贴片夹心式复合激振增扭调速离合器 | |
| CN204592070U (zh) | 一种扭振夹心式梁板复合激振增扭调速离合器 | |
| CN204592071U (zh) | 一种强力输出夹心式梁板复合激振增扭调速离合器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |