CN110635714B - 一种超声电机定转子之间的预压力调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声电机定转子之间的预压力调节装置，包含基座、调节螺栓、调节板、扭簧组件和固定板；基座包含基板、第一至第三侧板、横梁、第一连接杆和第二连接杆；调节板包含安装板、第三连接杆和第四连接杆；扭簧组件包含固定件、第一扭簧、第二扭簧、第五连接杆和第六连接杆。本发明不仅便于定子的安装及定转子间预压力的调节，而且省去了预紧螺栓等结构，克服了现有夹持装置夹持刚度与弹性支撑功能不易协调的难题，具有保持电机输出功率稳定的功能。

Description

一种超声电机定转子之间的预压力调节装置

技术领域

本发明涉及超声电机领城，尤其涉及一种超声电机定转子之间的预压力调节装置。

背景技术

超声电机是利用压电元件的逆压电效应和弹性体的超声振动，并通过定子和转（动）子之间的摩擦作用，把弹性体的微幅振动转换成转（动）子的宏观旋转（直线）运动，直接推动负载的新型作动器。旋转型超声电机属于超声电机的一种。与传统电磁电机相比，超声电机具有结构紧凑、响应快、定位精度高、大转矩质量比和无电磁干扰等优点，在生物医疗、精密驱动光学器件以及航空航天等领城具有广泛的应用前景。

超声电机的定子夹持及定、转（动）子间预压力的调节对电机的工作稳定性和输出效率有较为显著的影响。良好的夹持装置和预压力调节装置设计能在不影响超声电机工作模态的情况下，为电机定子提供稳定的支撑以及方便的预压力调节。

现有超声电机定转子之间的预压力调节机构一般具有弹簧和预紧螺栓等复杂外围部件，预压力调节机构的夹持刚度与弹性支撑功能不易协调，且多余部件与定子间的接触对定子工作模态产生不良影响，使得电机结构不够稳定，影响超声电机的输出力和输出效率的效果；且电机不易微型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于扭簧的超声电机夹持装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种超声电机定转子之间的预压力调节装置，包含基座、调节螺栓、调节板、扭簧组件和固定板；

所述基座包含基板、第一至第三侧板、横梁、第一连接杆和第二连接杆；

所述第一侧板、第二侧板平行设置，且均和所述基板垂直固连；所述第三侧板分别和所述基板、第一侧板、第二侧板垂直固连；所述横梁一端和所述第一侧板垂直固连、另一端和所述第二侧板垂直固连；

所述第一连接杆一端和所述第一侧板固连，且第一连接杆和所述第一侧板、第三侧板的交线在同一直线上；所述第二连接杆一端和所述第二侧板固连，且第二连接杆和所述第二侧板、第三侧板的交线在同一直线上；

所述横梁的中心、基板上对应设有供所述调节螺栓穿过且和所述调节螺栓相匹配的螺纹孔；

所述调节板包含安装板、第三连接杆和第四连接杆；所述安装板呈矩形；所述第三连接杆、第四连接杆平行设置，第三连接杆、第四连接杆的一端分别和所述安装板一条边的两端垂直固连，且第三连接杆、第四连接杆、安装板位于同一平面；

所述第三连接杆、第四连接杆的另一端分别和所述第一连接杆、第二连接杆的另一端铰接，使得所述调节板能够绕所述基板自由转动；

所述扭簧组件包含固定件、第一扭簧、第二扭簧、第五连接杆和第六连接杆；

所述固定件呈U形；所述安装板上设有和所述固定件相匹配的U形凹槽，且U形凹槽的两个侧边分别和安装板在第三连接杆、第四连接杆之间的侧边垂直相交；所述固定件固定在所述安装板的凹槽中、和所述安装板固连；

所述固定件的两端分别和第一扭簧、第二扭簧的一端固连；所述第一扭簧、第二扭簧的另一端分别和第五连接杆、第六连接杆的另一端固连，且第五连接杆、第六连接杆平行设置；

所述固定板上的一个侧壁上设有平行的第一通孔和第二通孔；所述第五连接杆、第六连接杆的另一端分别通过第一通孔、第二通孔和所述固定板过盈配合；

所述固定板用于固定超声电机的定子；

所述调节螺栓分别和所述基板、横梁上的螺纹孔螺纹相连，穿过基板、横梁后和所述调节板相抵，所述调节螺栓用于调节所述调节板的旋转幅度进而调节固定板上定子和超声电机的转子之间的预压力。

作为本发明一种超声电机定转子之间的预压力调节装置进一步的优化方案，本发明还包含固定螺栓、固定螺母和环状的固定垫片，所述调节板在其U形凹槽的中心设有和所述固定螺栓相匹配的通孔，所述固定螺栓依次穿过调节板上的通孔、固定垫片后和所述固定螺母螺纹连接，使得固定垫片将所述固定件压在调节板上的U形凹槽内固定。

作为本发明一种超声电机定转子之间的预压力调节装置进一步的优化方案，所述基座的基板上设有若干用于将预压力调节装置固定在超声电机上的螺纹孔。

作为本发明一种超声电机定转子之间的预压力调节装置进一步的优化方案，所述固定板上设有用于固定超声电机定子的第一固定端和第二固定端；所述第一固定端、第二固定端均包含固定凸台和锁定螺栓，所述固定凸台下端和所述固定板固连，上端设有和所述锁定螺栓相匹配的螺纹孔。

作为本发明一种超声电机定转子之间的预压力调节装置进一步的优化方案，所述调节螺栓和所述调节板相抵的一端呈半球状，且所述调节板上设有用于和所述调节螺栓相配合的滑槽，使得调节螺栓进行调节时沿调节板上的滑槽运动。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 采用扭簧组件，避免了弹簧和预紧螺栓等复杂外围部件的结构设计，简化了电机预压力调节机构，减少了多余部件与定子间的接触对定子工作模态的影响，改善了电机结构的稳定性，且装配方便，易于微型化；

2. 扭簧组件配合固定板的设计，有助于提高定子在额定工作模态时的振动幅度，改善定子与转（动）子间动态接触力的传递特性，起到稳定超声电机的输出力和输出效率的效果；

3. 扭簧组件在满足一定刚度的情况下，也具有一定的弹性，由于扭簧组件的引入，克服了现有夹持装置夹持刚度与弹性支撑功能不易协调的难题，同时还能保持电机输出功率稳定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中基座的结构示意图；

图3（a）、图3（b）分别是本发明中调节板正面、反面的结构示意图；

图4是本发明中调节板、扭簧组件、固定板相配合的结构示意图；

图5是本发明中预压力调节的示意图。

图中，1-第一固定端，2-固定板，3-固定螺栓，4-固定垫片，5-调节板，6-第一扭簧，7-第二扭簧，8-基座，9-调节螺栓，10-横梁，11-第二连接杆，12-第二侧板，13-基板上的螺纹孔，14-基板，15-第三侧板，16-第一连接杆，17-第一侧板，18-固定板，19-第五连接杆，20-第二扭簧，21-固定件，22-U形凹槽，23-第三连接杆，24-第四连接杆，25-调节板上的滑槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1，本发明公开了一种超声电机定转子之间的预压力调节装置，包含基座、调节螺栓、调节板、扭簧组件和固定板。

如图2所示，所述基座包含基板、第一至第三侧板、横梁、第一连接杆和第二连接杆；

所述第一侧板、第二侧板平行设置，且均和所述基板垂直固连；所述第三侧板分别和所述基板、第一侧板、第二侧板垂直固连；所述横梁一端和所述第一侧板垂直固连、另一端和所述第二侧板垂直固连；

所述第一连接杆一端和所述第一侧板固连，且第一连接杆和所述第一侧板、第三侧板的交线在同一直线上；所述第二连接杆一端和所述第二侧板固连，且第二连接杆和所述第二侧板、第三侧板的交线在同一直线上；

所述横梁的中心、基板上对应设有供所述调节螺栓穿过且和所述调节螺栓相匹配的螺纹孔。

如图3（a）、图3（b）所示，所述调节板包含安装板、第三连接杆和第四连接杆；所述安装板呈矩形；所述第三连接杆、第四连接杆平行设置，第三连接杆、第四连接杆的一端分别和所述安装板一条边的两端垂直固连，且第三连接杆、第四连接杆、安装板位于同一平面。

所述第三连接杆、第四连接杆的另一端分别和所述第一连接杆、第二连接杆的另一端铰接，使得所述调节板能够绕所述基板自由转动。

如图4所示，所述扭簧组件包含固定件、第一扭簧、第二扭簧、第五连接杆和第六连接杆；

所述固定件呈U形；所述安装板上设有和所述固定件相匹配的U形凹槽，且U形凹槽的两个侧边分别和安装板在第三连接杆、第四连接杆之间的侧边垂直相交；所述固定件固定在所述安装板的凹槽中、和所述安装板固连；

所述固定件的两端分别和第一扭簧、第二扭簧的一端固连；所述第一扭簧、第二扭簧的另一端分别和第五连接杆、第六连接杆的另一端固连，且第五连接杆、第六连接杆平行设置；

所述固定板上的一个侧壁上设有平行的第一通孔和第二通孔；所述第五连接杆、第六连接杆的另一端分别通过第一通孔、第二通孔和所述固定板过盈配合；

所述固定板用于固定超声电机的定子。

所述调节螺栓分别和所述基板、横梁上的螺纹孔螺纹相连，穿过基板、横梁后和所述调节板相抵，所述调节螺栓用于调节所述调节板的旋转幅度进而调节固定板上定子和超声电机的转子之间的预压力。

本发明还包含固定螺栓、固定螺母和环状的固定垫片，所述调节板在其U形凹槽的中心设有和所述固定螺栓相匹配的通孔，所述固定螺栓依次穿过调节板上的通孔、固定垫片后和所述固定螺母螺纹连接，使得固定垫片将所述固定件压在调节板上的U形凹槽内固定。

所述基座的基板上设有若干用于将预压力调节装置固定在超声电机上的螺纹孔。

所述固定板上设有用于固定超声电机定子的第一固定端和第二固定端；所述第一固定端、第二固定端均包含固定凸台和锁定螺栓，所述固定凸台下端和所述固定板固连，上端设有和所述锁定螺栓相匹配的螺纹孔。

所述调节螺栓和所述调节板相抵的一端呈半球状，且所述调节板上设有用于和所述调节螺栓相配合的滑槽，使得调节螺栓进行调节时沿调节板上的滑槽运动。

如图5所示，α为扭簧组件自由状态下，固定板和调节板之间的夹角，约为57°。当转动基座上的调节螺栓时，调节板的背面即受到水平方向的作用力，调节螺栓将推动调节板绕基座旋转，改变调节板与基座第三侧板间的夹角。为了增大定、转（动）子间的摩擦力以及电机在运行过程中的平稳性，需最大化地增加定、转（动）子在电机运行时的接触面积，从而需保证定子在电机运行过程中，始终保持水平，即固定座需始终保持水平，进而第一、第二连接杆需始终保持水平，在此前提下，可通过改变α实现定、转（动）子之间的压力大小的调节。调节板和水平面之间的夹角θ、调节板和基座第三侧板之间的夹角β相加等于180°，如图5所示，易知，为了达到施加预压力的目的，θ<α=57°。由于扭簧组件的固定件与调节板固连，进而即调节β的大小，实现对θ的调节，使两端的扭簧发生弹性变形，微幅调节固定板在竖直方向上的位置，固定板带动与之相连的定子一起运动，使定子的驱动端与转（动）子之间的接触变形量发生变化，进而达到调节定、转（动）子表面间预压力的效果。当顺时针转动调节螺栓时，调节板将在逆时针方向上产生微幅角位移，增大扭簧组件的变形量，进而加大定子驱动端与转（动）子之间的预压力；反之，逆时针转动调节螺栓时，预压力随之减小。因此，调节定、转（动）子间的预压力通过调节螺栓的顺时针旋转或者逆时针旋转即可完成。

另外，为了使扭簧组件在预压力调节的过程中，第一、第二连接杆始终保持水平且不前后移动，保证定、转（动）子在调节过程中相对接触面的稳定性，扭簧组件的固定件与第一扭簧、第二扭簧的连接点和两连接销的中心轴处于同一条直线上。

整个夹持装置相对中心对称，利于两端定、转（动）子间预压力的均匀分布及一致性。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超声电机定转子之间的预压力调节装置，其特质在于，包含基座、调节螺栓、调节板、扭簧组件和固定板；

所述基座包含基板、第一至第三侧板、横梁、第一连接杆和第二连接杆；

所述第一侧板、第二侧板平行设置，且均和所述基板垂直固连；所述第三侧板分别和所述基板、第一侧板、第二侧板垂直固连；所述横梁一端和所述第一侧板垂直固连、另一端和所述第二侧板垂直固连；

所述第一连接杆一端和所述第一侧板固连，且第一连接杆和所述第一侧板、第三侧板的交线在同一直线上；所述第二连接杆一端和所述第二侧板固连，且第二连接杆和所述第二侧板、第三侧板的交线在同一直线上；

所述横梁的中心、基板上对应设有供所述调节螺栓穿过且和所述调节螺栓相匹配的螺纹孔；

所述调节板包含安装板、第三连接杆和第四连接杆；所述安装板呈矩形；所述第三连接杆、第四连接杆平行设置，第三连接杆、第四连接杆的一端分别和所述安装板一条边的两端垂直固连，且第三连接杆、第四连接杆、安装板位于同一平面；

所述第三连接杆、第四连接杆的另一端分别和所述第一连接杆、第二连接杆的另一端铰接，使得所述调节板能够绕所述基板自由转动；

所述扭簧组件包含固定件、第一扭簧、第二扭簧、第五连接杆和第六连接杆；

所述固定件呈U形；所述安装板上设有和所述固定件相匹配的U形凹槽，且U形凹槽的两个侧边分别和安装板在第三连接杆、第四连接杆之间的侧边垂直相交；所述固定件固定在所述安装板的凹槽中、和所述安装板固连；

所述固定件的两端分别和第一扭簧、第二扭簧的一端固连；所述第一扭簧、第二扭簧的另一端分别和第五连接杆、第六连接杆的另一端固连，且第五连接杆、第六连接杆平行设置；

所述固定板上的一个侧壁上设有平行的第一通孔和第二通孔；所述第五连接杆、第六连接杆的另一端分别通过第一通孔、第二通孔和所述固定板过盈配合；

所述固定板用于固定超声电机的定子；

所述调节螺栓分别和所述基板、横梁上的螺纹孔螺纹相连，穿过基板、横梁后和所述调节板相抵，所述调节螺栓用于调节所述调节板的旋转幅度进而调节固定板上定子和超声电机的转子之间的预压力；

所述基座的基板上设有若干用于将预压力调节装置固定在超声电机上的螺纹孔；

所述固定板上设有用于固定超声电机定子的第一固定端和第二固定端；所述第一固定端、第二固定端均包含固定凸台和锁定螺栓，所述固定凸台下端和所述固定板固连，上端设有和所述锁定螺栓相匹配的螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的超声电机定转子之间的预压力调节装置，其特征在于，还包含固定螺栓、固定螺母和环状的固定垫片，所述调节板在其U形凹槽的中心设有和所述固定螺栓相匹配的通孔，所述固定螺栓依次穿过调节板上的通孔、固定垫片后和所述固定螺母螺纹连接，使得固定垫片将所述固定件压在调节板上的U形凹槽内固定。

3.根据权利要求1所述的超声电机定转子之间的预压力调节装置，其特征在于，所述调节螺栓和所述调节板相抵的一端呈半球状，且所述调节板上设有用于和所述调节螺栓相配合的滑槽，使得调节螺栓进行调节时沿调节板上的滑槽运动。