CN113206617A - 一种抗高过载双定转子串联超声电机及实施方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗高过载双定转子串联超声电机及实施方式，超声电机包括中间壳体，以中间壳体的中心为中心点，沿着中间壳体径向方向穿过中心点的对称截面将中间壳体分成对称的两个部分，每个部分内均套设转子组件以及定子组件，两个部分的转子组件均靠近对称截面形成串联排布；在中间壳体的端部分别安装定子座，定子座表面布设定子支撑架以及第一缓冲橡胶环，定子座的中心设置凸起圆柱，定子支撑架套设在凸起圆柱上，第一缓冲橡胶环与定子支撑架同轴设置，在定子座与定子支撑架之间布设碟簧，定子组件套设在定子支撑架上，定子组件齿面套设转子组件；本发明定子以及转子可承受轴向正反两个方向上的高过载冲击，同时具有较高的抗过载能力。

Description

一种抗高过载双定转子串联超声电机及实施方式

技术领域

本发明涉及一种抗高过载双定转子串联超声电机及实施方式，属于超声电机技术领域。

背景技术

现有技术中的各种旋转型行波超声电机，无论是单定转子的结构还是双定子-单转子、双定子-双转子的结构，通常都是用螺钉将外壳与底座固定连接，通过外壳上的轴承直接压在转子的轴肩上或压在连接转子的转轴上的轴肩上实现预压力的施加，并通过改变轴承与轴肩上的调整垫片厚度实现调整预压力的大小。为了提高超声电机的输出性能，通常将超声电机的定子弹性体和转子设计成柔性结构，定子弹性体和转子都有柔性腹板，因定子弹性体和转子没有保护措施，在高过载下，一是轴在轴向方向上出现较大的轴向位移，定转子之间的预压力会出现较为明显的变化；二是定转子容易出现屈服失效导致电机性能急剧下降或电机失效。

为了提高用于航天或武器装备领域的旋转型行波超声电机的抗过载能力，通常也会在定子弹性体、转子或轴方面加入一定的保护措施，专利号为CN201520055676.0和CN201711203476.5的专利中提出了一种抗高过载技术方案，但是其仅提出锁紧螺母的螺纹为特制螺纹，所述电机轴上的螺纹为标准螺纹，当锁紧螺母与电机轴上的螺纹紧固后，在高过载下电机的预压力无变化，但是未对电机的定子弹性体和柔性转子等零件提出在高过载条件下屈服失效保护措施。专利号为CN201610138371.5的专利中也提出了一种抗高过载技术方案，在定子弹性体组件柔性导电膜与电机底座之间布设了缓冲用的波簧，当冲击力往电机底座方向时，波簧确实能起到缓冲作用，提高该方向的抗过载能力。但是当冲击力往转子方向时，由于柔性转子没有保护措施，在冲击力集中在柔性转子上时，柔性转子存在屈服失效的可能。因此，这种结技术方案下，整个电机的抗高过载能力取决于柔性转子的抗过载能力；另外，还值得说明的是，这种技术方案中波簧直接与定子弹性体接触(压在柔性导电膜上)，作用在定子弹性体振动基板上，波簧作用力无论是直接或间接的作用在定子弹性体振动基板，都将一定程度上影响电机的输出性能。

同样的，专利号为CN201822194084.3中也提出了一种抗高过载的方式，不过与专利号为CN201610138371.5的专利中提到的抗过载方式刚好相反，它很好的保护了转子，但是却没能很好的保护定子弹性体；它通过在转子和预压力压板之间布设了一个蝶形弹簧，利用碟簧的零刚度特性实现轴向较大位移的维持定转子之间的预压力来保证电机的输出性能，在冲击力往转子方向的情况下，这种结构能很好的为转子释放冲击力保护转子；但是当冲击力往定子弹性体方向时，由于定子弹性体没有保护措施，在冲击力集中在定子弹性体上时，定子弹性体存在屈服失效可能。因此，这种技术方案下，整个电机的抗高过载能力取决于定子弹性体的抗过载能力。

因此亟需一种抗轴向双向方向高过载的超声电机，以克服现有技术的缺陷，满足航空航天和兵器装备更高的要求。

发明内容

本发明提供一种抗高过载双定转子串联超声电机及实施方式，其定子以及转子的预压力一致性较优，同时具有较高的抗过载能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种抗高过载双定转子串联超声电机，包括中间壳体，方轴穿设中间壳体，且方轴与中间壳体同轴布设；以中间壳体的中心为中心点，沿着中间壳体径向方向穿过中心点的对称截面将中间壳体分成对称的两个部分，每个部分的中间壳体内的方轴上均套设转子组件以及定子组件，两个部分的转子组件均靠近对称截面形成串联排布；其特征在于：

在中间壳体的端部分别安装定子座，且定子座与中间壳体同轴布设；定子座表面布设定子支撑架以及第一缓冲橡胶环，定子座的中心设置凸起圆柱，定子支撑架套设在凸起圆柱上，第一缓冲橡胶环与定子支撑架同轴设置，且第一缓冲橡胶环与定子座表面贴合；

在定子座与定子支撑架之间布设碟簧，定子组件套设在定子支撑架上，位于定子组件齿面的方轴上套设转子组件；

定子组件以及转子组件施加预压力后，第一缓冲橡胶环与定子组件之间形成用于冲击力缓冲的第一间隙；

在定子座表面的凸起圆柱上还套设限位支架，限位支架位于定子支撑架表面，且限位支架与定子支撑架之间在靠近方轴位置形成第二间隙；

第二缓冲橡胶环与定子组件的齿面之间形成用于冲击力缓冲的第三间隙；

作为本发明的进一步优选，前述的定子组件包括定子、压电陶瓷片以及柔性印制板，且每部分均是由中间壳体端部至对称截面方向顺次叠设柔性印制板、压电陶瓷片以及定子；

在定子的内腹板相对压电陶瓷片的一侧设置配重圆柱体，配重圆柱体套设在定子支撑架上；

转子组件包括转子、摩擦材料以及减震橡胶，且每部分均是由中间壳体端部至对称截面方向顺次叠设摩擦材料、转子以及减震橡胶；

作为本发明的进一步优选，方轴穿设定子座的凸起圆柱，凸起圆柱的内柱面与方轴接触处布设轴承，在定子支撑架中心设置导向圆柱，定子座的凸起圆柱的外圆柱面与定子支撑架的导向圆柱面间隙配合，定子支撑架在凸起圆柱的导向作用下沿着方轴轴向方向滑动；

定子座表面开设与凸起圆柱同轴的环形凹槽，碟簧嵌设在环形凹槽内，环形凹槽内设置定子座台阶，防止碟簧过度压缩导致翻面；

在定子支撑架相对定子座的环形面上开设定子支撑架外圆台阶和定子支撑架内圆台阶，碟簧的大端面嵌设在定子支撑架上通过定子支撑架外圆台阶进行定位，定子支撑架内圆台阶防止碟簧翻面；

作为本发明的进一步优选，沿着定子座的圆形凹槽内侧壁布设至少一个铣扁，沿着定子支撑架的外圆周壁同样开设至少一个铣扁，且位于定子座的铣扁位置、个数均与位于定子支撑架的铣扁位置、个数匹配，定子支撑架套设在定子座后，铣扁配合，限制定子支撑架与定子座在周向方向的转动；

作为本发明的进一步优选，限位支架的中心向对应的定子座方向凸起，形成圆柱状凸起台阶，圆柱状凸起台阶的内圆柱面与定子座凸起圆柱的外圆柱面配合；

同时圆柱状凸起台阶的端面同时与定子座凸起圆柱端面、轴承的外环配合，将轴承压住，起到轴承端盖作用；

作为本发明的进一步优选，中间壳体的两个部分包含两个第一间隙，定义中间壳体的底端和顶端，靠近顶端的第一间隙为δ₁＇，靠近底端的第一间隙为δ₁，且δ₁＞0，δ₁＇＞0；

作为本发明的进一步优选，中间壳体的两个部分包含两个第二间隙，定义中间壳体的底端和顶端，靠近顶端的第二间隙定义为δ₂＇，靠近底端的第二间隙定义为δ₂；

同样中间壳体的两个部分包含两个第三间隙，靠近顶端的第三间隙定义为δ₃＇，靠近底端的第三间隙定义为δ₃；

其中，δ₂≥δ₃＞0，δ₂＇≥δ₃＇＞0；

作为本发明的进一步优选，每个转子中心位置开设与方轴匹配的方孔，两个部分的转子串联套设在方轴上，且相邻转子之间设置预压力调整垫片，预压力调整垫片位于中间壳体的对称截面上；

作为本发明的进一步优选，每个定子座凸起圆柱的内柱面与方轴接触处布设轴承，轴承内圈与方轴通过锁紧螺母进行固定；

同时位于中间壳体对称截面上半部分的轴承与方轴的轴肩之间布设轴隙调整垫片；

一种基于所述抗高过载双定转子串联超声电机的实施方式，当超声电机在受到沿轴向向上方向冲击时：针对位于中间壳体下半部分的定子组件，定子支撑架和定子组件在惯性作用下压缩下面的转子组件沿轴向方向向上运动，直到消除间隙δ₃；多余的冲击力将继续挤压位于中间壳体下半部分的转子组件，同时位于中间壳体下半部分的定子组件齿面压在位于中间壳体下半部分的第二缓冲橡胶上，并开始挤压第二缓冲橡胶，最后消除间隙δ₂，位于中间壳体下半部分的定子支撑架压在限位支架上；在整个冲击过程中位于中间壳体下半部分的定子支撑架和定子组件多余的惯性冲击力将被最终转移到下半部分的定子座上，起到保护位于中间壳体下半部分的定子组件的作用；

对于位于中间壳体上半部分的定子组件，位于中间壳体下半部分的转子组件挤压位于中间壳体上半部分的转子组件，继而挤压位于中间壳体上半部分的定子组件，位于中间壳体上半部分的定子组件和定子支撑架在惯性力和两转子组件的轴向挤压力作用下将沿轴向方向继续向上挤压位于中间壳体上半部分的碟簧，直到消除间隙δ₁＇；多余的冲击力继续压缩位于中间壳体上半部分的碟簧，同时位于中间壳体上半部分的定子组件压在第一缓冲橡胶上，并开始挤压第一缓冲橡胶；在整个冲击过程中，位于中间壳体上半部分的定子组件和定子支撑架上多余的冲击力将被转移到位于中间壳体上半部分的定子座上，起到保护定子组件的作用；

对于两组转子组件，由于两组转子组件为串联的，且还是浮动状态，在轴向方向上窜动，整体沿轴向方向向上运动，在整个冲击过程中，不承受额外冲击力，仅存惯性冲击力，经过自身柔性缓冲、位于中间壳体上半部分的定子组件和碟簧的多道缓冲保护，转子发生屈服失效的概率为零；

当超声电机在受到沿轴向向下方向冲击时：针对位于中间壳体上半部分的定子组件，定子支撑架和定子组件在惯性作用下压缩位于中间壳体上半部分的转子组件沿轴向方向向下运动，直到消除间隙δ₃＇；多余的冲击力将继续挤压位于中间壳体上半部分的转子组件，同时位于中间壳体上半部分的定子组件齿面压在位于中间壳体上半部分的第二缓冲橡胶上，并开始挤压第二缓冲橡胶，最后消除间隙δ₂＇，位于中间壳体上半部分的定子支撑架压在限位支架上；在整个冲击程中位于中间壳体上半部分的定子支撑架和定子组件多余的惯性冲击力将被最终转移到上半部分的定子座上，起到保护位于中间壳体上半部分的定子组件的作用；

对于位于方轴下半部分的定子组件，位于中间壳体上半部分的转子组件挤压位于方轴下半部分的转子组件，继而挤压位于中间壳体下半部分的定子组件，位于中间壳体下半部分的定子组件和定子支撑架在惯性力和两转子组件的轴向挤压力作用下将沿轴向方向继续向下挤压位于中间壳体下半部分的碟簧，直到消除间隙δ₁；多余的冲击力继续压缩位于中间壳体下半部分的碟簧，同时位于中间壳体下半部分的定子组件压在第一缓冲橡胶上，并开始挤压第一缓冲橡胶，这个过程是第二道缓冲保护；在整个冲击过程中，位于中间壳体下半部分的定子组件和定子支撑架上多余的冲击力将被转移到位于中间壳体下半部分的定子座上，起到保护定子组件的作用；

对于两转子组件，由于两个转子组件为串联的，且还是浮动状态，在方轴轴向方向上窜动，整体沿轴向方向向下运动，在整个冲击过程中，不承受额外冲击力，仅存惯性冲击力，经过自身柔性缓冲、位于中间壳体下半部分的定子组件和碟簧的多道缓冲保护，转子发生屈服失效的概率为零。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的超声电机中，定子以及转子均为浮动结构，可承受轴向正反两个方向上的高过载冲击，具有更高的抗过载能力；

2、本发明提供的超声电机中，定子以及转子为浮动串联设置，可以使得定子以及转子之间的预压力一致性较佳，具有较佳的自适应性；

3、本发明提供的超声电机中，定子组件的振动基板与保护定子的缓冲结构件不接触，在提高了抗高过载能力的前提下保证了定子在轴向方向的自由度，使得超声电机的输出性能得到保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机的优选实施例结构示意图；

图2是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机的优选实施例等轴侧视图；

图3是本发明关于图1中圆圈圈出的局部放大视图；

图4是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机中位于中间壳体下部分的结构示意图；

图5是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机中位于中间壳体下半部分结构的拆分示意图；

图6是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机的定子座内部结构示意图；

图7是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机的定子支撑架结构示意图；

图8是本发明提供的关于抗高过载双定转子串联超声电机的限位支架结构示意图。

图中：

位于中间壳体下半部分中，1a为下定子座，2a为碟簧，3a为定子支撑架，4a为第一缓冲橡胶环，5a为定子组件，5a1为定子，5a2为压电陶瓷片，5a3为柔性印制板，6a为限位支架，7a为第二缓冲橡胶环，8a为轴承，9a为线缆，10a为压线卡，11a为转子组件，11a1为转子，11a2为减振橡胶，11a3为摩擦材料，16a为锁紧螺母，16a1为第一锁紧螺母，16a2为第二锁紧螺母；

位于中间壳体上半部分中，1b为上定子座，2b为碟簧，3b为定子支撑架，4b为第一缓冲橡胶环，5b为定子组件，5b1为定子，5b2为压电陶瓷片，5b3为柔性印制板，6b为限位支架，7b为第二缓冲橡胶环，8b为轴承，9b为线缆，10b为压线卡，11b为转子组件，11b1为转子，11b2为减振橡胶，11b3为摩擦材料，16b为锁紧螺母，16b1为第一锁紧螺母，16b2为第二锁紧螺母；

12为中间壳体，13为方轴，14为预压力调整垫片，15为轴隙调整垫片，101为定子座上的铣扁，102为定子座台阶，103为凸起圆柱，301为定子支撑架上的铣扁，302为定子支撑架内圆台阶，303为导向圆柱，304为定子支撑架外圆台阶。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

现有技术中，超声电机无法同时兼顾定子以及转子在轴向双向方向产生的冲击力，对整个电机的抗高过载能力产生较大的影响，因此本申请旨在提供一种抗高过载双定转子串联超声电机，可以承受来自轴向正反两个方向上的高过载冲击，以此获得较高的抗过载能力。

具体的，以本申请给出的一种优选实施例作为示例阐述，图1所示，包括中间壳体12，方轴13穿设中间壳体，且方轴与中间壳体同轴布设；图2所示，将中间壳体分成对称的两部分，具体的设定以中间壳体的中心为中心点沿着中间壳体径向方向穿过中心点的截面为对称截面，每个部分的中间壳体内均套设转子组件以及定子组件，在阐述实施例时，以图1中各个部件直视时的方位做定义，先对中间壳体上半部分的结构进行描述，套设在中间壳体12顶端的定子座为上定子座1b，中间壳体12与上定子座1b同轴布设，两者配合实现同心度的限定；匹配的，在上定子座1b表面布设定子支撑架3b和第一缓冲橡胶环4b，在上定子座1b中心设置凸起圆柱103，定子支撑架3b套设在凸起圆柱上，定子支撑架3b和第一缓冲橡胶环4b同轴设置，且第一缓冲橡胶环4b与上定子座1b表面贴合，这里上定子座1b的表面从图1视图方向来看是位于上定子座1b的下方；

在上定子座1b与定子支撑架3b之间布设碟簧2b，定子组件5b套设在定子支撑架3b上，位于定子组件5b齿面的方轴13上套设转子组件11b；

在上定子座1b表面的凸起圆柱上还套设限位支架7b，限位支架7b位于定子支撑架3b表面。图1所示，在上半部分中，定子组件5b包括定子5b1、压电陶瓷片5b2以及柔性印制板5b3，且每部分均是由中间壳体12端部至对称截面方向顺次叠设柔性印制板5b3、压电陶瓷片5b2以及定子5b1；在定子的内腹板相对压电陶瓷片的一侧设置配重圆柱体，配重圆柱体套设在定子支撑架3b上；转子组件11b包括转子11b1、摩擦材料11b3以及减震橡胶11b2，且每部分均是由中间壳体12端部至对称截面方向顺次叠设摩擦材料11b3、转子11b1以及减震橡胶11b2。

接着对中间壳体下半部分的结构进行描述，这里给出了具有针对性的图4以及图5，套设在中间壳体12底端的定子座为下定子座1a，中间壳体12与下定子座1a同轴布设，两者配合实现同心度的限定；匹配的，在下定子座1a表面布设定子支撑架3a和第一缓冲橡胶环4a，在下定子座1a中心设置凸起圆柱，定子支撑架3a套设在凸起圆柱上，定子支撑架3a和第一缓冲橡胶环4a同轴设置，且第一缓冲橡胶环4a与下定子座1a表面贴合，这里下定子座1a的表面从图1视图方向来看是位于下定子座1a的上方；

在下定子座1a与定子支撑架3a之间布设碟簧2a，定子组件5a套设在定子支撑架3a上，位于定子组件5a齿面的方轴13上套设转子组件11a；

在下定子座1a表面的凸起圆柱上还套设限位支架7a，限位支架7a位于定子支撑架3a表面。

在下半部分中，定子组件5a包括定子5a1、压电陶瓷片5a2以及柔性印制板5a3，且每部分均是由中间壳体12端部至对称截面方向顺次叠设柔性印制板5a3、压电陶瓷片5a2以及定子5a1；在定子的内腹板相对压电陶瓷片的一侧设置配重圆柱体，配重圆柱体套设在定子支撑架3a上；转子组件包括转子11a1、摩擦材料11a3以及减震橡胶11a2，且每部分均是由中间壳体12端部至对称截面方向顺次叠设摩擦材料11a3、转子11a1以及减震橡胶11a2；将下半部分合在一起即为图5所示。

经过上述对本申请超声电机的结构描述，可以获知，位于中间壳体12下半部分的定子支撑架3a、限位支架6a、第一缓冲橡胶环4a、第二缓冲橡胶环6a以及碟簧2a，位于中间壳体12上半部分的定子支撑架3b、限位支架6b、第一缓冲橡胶环4b、第二缓冲橡胶环6b以及碟簧2b，这些部件的设置，当超声电机受到来自轴向向上或者来自轴向向下的冲击时，可以起到多层缓冲的作用；

具体的，在中间壳体的上半部分，定转子组件施加预压力后，第一缓冲橡胶环4b与定子组件5b之间形成用于冲击力缓冲的第一间隙；限位支架6b与定子支撑架3b之间在靠近方轴13位置形成第二间隙；第二缓冲橡胶环7b与定子组件5b齿面形成用于冲击力缓冲的第三间隙。

在中间壳体的下半部分，定转子组件施加预压力后，第一缓冲橡胶环4a与定子组件5a之间形成用于冲击力缓冲的第一间隙；限位支架6a与定子支撑架3a之间在靠近方轴13位置形成第二间隙；第二缓冲橡胶环7a与定子组件5a齿面形成用于冲击力缓冲的第三间隙。

同样的为了方便描述，图3所示，定义位于中间壳体上半部分的第一间隙为δ₁＇，位于中间壳体下半部分的第一间隙为δ₁，位于中间壳体上半部分的第二间隙定义为δ₂＇，位于中间壳体下半部分的第二间隙定义为δ₂，位于中间壳体上半部分的第三间隙定义为δ₃＇，位于中间壳体下半部分的第三间隙定义为δ₃；

进一步优选，当各个间隙限定在以下范围时，层层缓冲的效果最佳，具体的为δ₁＞0，δ₁＇＞0，δ₂≥δ₃＞0，δ₂＇≥δ₃＇＞0。

接着，对整个超声电机结构的其他部件进行细化描述，图6所示，在定子座中心位置设置凸起圆柱，方轴穿设凸起圆柱，其内柱面与方轴接触处布设轴承(位于中间壳体上半部分的为轴承8b，位于中间壳体下半部分的为轴承8a)，轴承内圈与方轴通过锁紧螺母进行固定，在这里对锁紧螺母同样做一个阐述，从图1中可以看出，每个锁紧螺母其实是一个组合结构，位于中间壳体上半部分的组合为第一锁紧螺母16b1以及第二锁紧螺母16b2，位于中间壳体下半部分的组合为第一锁紧螺母16a1以及第二锁紧螺母16a2，第二锁紧螺母、第一锁紧螺母由中间壳体两端沿轴向往对称截面方向顺次叠设，需要说明的是，这里的第二锁紧螺母换成自锁垫片也能起到同等自锁作用；在上半部分的轴承与相邻方轴的轴肩之间根据需要布设轴隙调整垫片15；在定子支撑架中心设置导向圆柱303，定子座的凸起圆柱的外圆柱面与定子支撑架的导向圆柱303面间隙配合，定子支撑架在凸起圆柱的导向作用下沿着方轴轴向方向滑动；

定子座表面开设与凸起圆柱103同轴的环形凹槽，碟簧嵌设在环形凹槽内，环形凹槽内设置定子座台阶102，同样的，在定子支撑架相对定子座的环形面上开设定子支撑架外圆台阶304和定子支撑架内圆台阶302，碟簧的大端面嵌设在定子支撑架上通过定子支撑架外圆台阶304进行定位，通过定子座台阶102、定子支撑架内圆台阶302的匹配，可以防止碟簧过度压缩导致翻面的状况出现。

沿着定子座的圆形凹槽内侧壁布设至少一个铣扁101，图7所示，沿着定子支撑架的外圆周壁同样开设至少一个铣扁301，且位于定子座的铣扁位置、个数均与位于定子支撑架的铣扁位置、个数匹配，定子支撑架套设在定子座后，铣扁配合，可以限制定子支撑架与定子座在周向方向的转动。

从图8中可以看出，限位支架的中心向对应的定子座方向凸起，形成圆柱状凸起台阶，圆柱状凸起台阶的内圆柱面与定子座凸起圆柱的外圆柱面配合；同时圆柱状凸起台阶的端面同时与定子座凸起圆柱端面、轴承的外环配合，将轴承压住，起到轴承端盖的作用。由于限位支架也是缓冲冲击力的功能零件，对其刚度也有一定的要求，从图8可以看出，限位支架的整体呈一个环状结构，且环形部分的厚度由中心向外部逐渐减小，具体结构可根据实际需要的刚度进行设计。

每个转子中心位置开设与方轴匹配的方孔，两个部分的转子组件背靠背串联套设在方轴上，且相邻转子之间设置预压力调整垫片14，从图1中可以看出，预压力调整垫片刚好位于中间壳体的对称截面上。

图1中，还可以发现，本申请整个超声电机均安装在壳体12内，整个外部结构如图4所示，在每个部分还布设线缆，如下定子座上安装线缆9a，线缆9a相对上定子座的侧面安装压线卡10a，上定子座上安装线缆9b，线缆9b相对下定子座的侧面安装压线卡10b。

本申请基于上述的优选实施例，给出了超声电机抗高过载的实施方式，具体分成两种状态：

第一种是整个装置在受到沿轴向向上方向冲击时：针对下半部分的定子组件5a，定子支撑架3a和定子组件5a在惯性作用下压缩下面的转子组件11a沿轴向方向向上运动，直到消除间隙δ₃，这个过程是第一道缓冲保护；多余的冲击力将继续挤压下面的转子组件11a，同时下面的定子组件5a齿面压在下面的第二缓冲橡胶7a上，并开始挤压第二缓冲橡胶7a，最后消除间隙δ₂，下面的定子支撑架3a压在限位支架6a上，这个过程是第二道缓冲保护；在整个冲击程中下面的定子支撑架3a和定子组件5a多余的惯性冲击力将被最终转移到下定子座1a上，起到保护下面的定子组件5a的作用。

对于上面的定子组件5b，下面的转子组件11a挤压上面的转子组件11b，继而挤压上面的定子组件5b，上面的定子组件5b和定子支撑架3b在惯性力和两转子组件的轴向挤压力作用下将沿轴向方向继续向上挤压上面的碟簧2b，直到消除间隙δ₁＇，这个过程是第一道缓冲保护；多余的冲击力将继续压缩上面的碟簧2b，同时上面的定子组件5b压在第一缓冲橡胶4b上，开始挤压第一缓冲橡胶4b，这个过程是第二道缓冲保护。在整个冲击过程中，上面的定子组件5b和定子支撑架3b上多余的冲击力将被转移到上定子座1b上，起到保护定子组件5b的作用；

需要特别说明的是，对于两组转子组件，由于两组转子组件为串联的，且还是浮动状态，在轴向方向上可以窜动，整体沿轴向方向向上运动，在整个冲击过程中，几乎不承受到额外的冲击力，始终只有自己的惯性冲击力，经过自身柔性缓冲、定子组件5b和碟簧2b的多道缓冲保护，转子11b1发生屈服失效的概率基本为零。

第二种是整个装置在受到沿轴向向下方向冲击时：针对上半部分的定子组件5b，上面的定子支撑架3b和定子组件5b在惯性作用下压缩上面的转子组件11b沿轴向方向向下运动，直到消除间隙δ₃＇，这个过程是第一道缓冲保护；多余的冲击力将继续挤压上面的转子组件11b，同时上面的定子组件5b齿面压在上面的第二缓冲橡胶7b上，并开始挤压第二缓冲橡胶7b，最后消除间隙δ₂＇，上面的定子支撑架3b压在限位支架6b上，这个过程是第二道缓冲保护；在整个冲击程中上面的定子支撑架3b和定子组件5b多余的惯性冲击力将被最终转移到上定子座1b上，起到保护上面的定子组件5b的作用。

对于下面的定子组件5a，上面的转子组件11b挤压下面的转子组件11a，继而挤压下面的定子组件5a，下面的定子组件5a和定子支撑架3a在惯性力和两转子组件的轴向挤压力作用下将沿轴向方向继续向下挤压下面的碟簧2a，直到消除间隙δ₁，这个过程是第一道缓冲保护；多余的冲击力将继续压缩下面的碟簧2a，同时下面的定子组件5a压在第一缓冲橡胶4a上，并开始挤压第一缓冲橡胶4a，这个过程是第二道缓冲保护；在整个冲击过程中，下面的定子组件5a和定子支撑架3a上多余的冲击力将被转移到下定子座1a上，起到保护下面的定子组件5a的作用；

同样需要特别说明的是，对于两转子组件，由于两个转子组件为串联的，且还是浮动状态，在方轴轴向方向上可以窜动，整体沿轴向方向向下运动，在整个冲击过程中，几乎不承受到额外的冲击力，始终只有自己的惯性冲击力，经过自身柔性缓冲、下面定子组件5a和碟簧2a的多道缓冲保护，转子11a1发生屈服失效的概率基本为零。

最后，发明人要阐明的是，本申请中的方轴，由于其两端安装锁紧螺母的组合结构，同时与匹配轴承进行固联，那么方轴在受到冲击作用力的时候，可以将冲击作用力直接释放到匹配的定子座上。

综上，由于本申请的定子组件和转子组件都是浮动串联的，且内部上下两半部分的零组件相对于中间的预压力调整垫片对称布置，无论是在受到轴向向上方向还是向下方向的冲击时，定转子组件都是整体一起沿轴向窜动的，再加上碟簧具有零刚度特性，使得定转子之间的预压力不会出现明显的增大或减小，且冲击过后，在碟簧以及缓冲橡胶的回弹作用力下将自适应调整恢复原有的状态，因此在冲击过程中以及冲击后，电机的性能都能获得较好的维持。

本技术领域技术人员可以理解，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)具有与本申请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。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种抗高过载双定转子串联超声电机，包括中间壳体，方轴穿设中间壳体，且方轴与中间壳体同轴布设；以中间壳体的中心为中心点，沿着中间壳体径向方向穿过中心点的对称截面将中间壳体分成对称的两个部分，每个部分的中间壳体内的方轴上均套设转子组件以及定子组件，两个部分的转子组件均靠近对称截面形成串联排布；其特征在于：

在中间壳体的端部分别安装定子座，且定子座与中间壳体同轴布设；定子座表面布设定子支撑架以及第一缓冲橡胶环，定子座的中心设置凸起圆柱，定子支撑架套设在凸起圆柱上，第一缓冲橡胶环与定子支撑架同轴设置，且第一缓冲橡胶环与定子座表面贴合；

在定子座与定子支撑架之间布设碟簧，定子组件套设在定子支撑架上，位于定子组件齿面的方轴上套设转子组件；

定子组件以及转子组件施加预压力后，第一缓冲橡胶环与定子组件之间形成用于冲击力缓冲的第一间隙；

在定子座表面的凸起圆柱上还套设限位支架，限位支架位于定子支撑架表面，且限位支架与定子支撑架之间在靠近方轴位置形成第二间隙；

第二缓冲橡胶环与定子组件的齿面之间形成用于冲击力缓冲的第三间隙。

2.根据权利要求1所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：前述的定子组件包括定子、压电陶瓷片以及柔性印制板，且每部分均是由中间壳体端部至对称截面方向顺次叠设柔性印制板、压电陶瓷片以及定子；

在定子的内腹板相对压电陶瓷片的一侧设置配重圆柱体，配重圆柱体套设在定子支撑架上；

转子组件包括转子、摩擦材料以及减震橡胶，且每部分均是由中间壳体端部至对称截面方向顺次叠设摩擦材料、转子以及减震橡胶。

3.根据权利要求2所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：方轴穿设定子座的凸起圆柱，凸起圆柱的内柱面与方轴接触处布设轴承，在定子支撑架中心设置导向圆柱，定子座的凸起圆柱的外圆柱面与定子支撑架的导向圆柱面间隙配合，定子支撑架在凸起圆柱的导向作用下沿着方轴轴向方向滑动；

定子座表面开设与凸起圆柱同轴的环形凹槽，碟簧嵌设在环形凹槽内，环形凹槽内设置定子座台阶，防止碟簧过度压缩导致翻面；

在定子支撑架相对定子座的环形面上开设定子支撑架外圆台阶和定子支撑架内圆台阶，碟簧的大端面嵌设在定子支撑架上通过定子支撑架外圆台阶进行定位，定子支撑架内圆台阶防止碟簧翻面。

4.根据权利要求3所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：沿着定子座的圆形凹槽内侧壁布设至少一个铣扁，沿着定子支撑架的外圆周壁同样开设至少一个铣扁，且位于定子座的铣扁位置、个数均与位于定子支撑架的铣扁位置、个数匹配，定子支撑架套设在定子座后，铣扁配合，限制定子支撑架与定子座在周向方向的转动。

5.根据权利要求4所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：限位支架的中心向对应的定子座方向凸起，形成圆柱状凸起台阶，圆柱状凸起台阶的内圆柱面与定子座凸起圆柱的外圆柱面配合；

同时圆柱状凸起台阶的端面同时与定子座凸起圆柱端面、轴承的外环配合，将轴承压住，起到轴承端盖作用。

6.根据权利要求1所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：中间壳体的两个部分包含两个第一间隙，定义中间壳体的底端和顶端，靠近顶端的第一间隙为δ₁’，靠近底端的第一间隙为δ₁，且δ₁＞0，δ₁’＞0。

7.根据权利要求1所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：中间壳体的两个部分包含两个第二间隙，定义中间壳体的底端和顶端，靠近顶端的第二间隙定义为δ₂’，靠近底端的第二间隙定义为δ₂；

同样中间壳体的两个部分包含两个第三间隙，靠近顶端的第三间隙定义为δ₃’，靠近底端的第三间隙定义为δ₃；

其中，δ₂≥δ₃＞0，δ₂’≥δ₃’＞0。

8.根据权利要求2所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：每个转子中心位置开设与方轴匹配的方孔，两个部分的转子串联套设在方轴上，且相邻转子之间设置预压力调整垫片，预压力调整垫片位于中间壳体的对称截面上。

9.根据权利要求3所述的抗高过载双定转子串联超声电机，其特征在于：每个定子座凸起圆柱的内柱面与方轴接触处布设轴承，轴承内圈与方轴通过锁紧螺母进行固定；

同时位于中间壳体对称截面上半部分的轴承与方轴的轴肩之间布设轴隙调整垫片。

10.一种基于权利要求1-9任一所述的抗高过载双定转子串联超声电机的实施方式，其特征在于：当超声电机在受到沿轴向向上方向冲击时：针对位于中间壳体下半部分的定子组件，定子支撑架和定子组件在惯性作用下压缩下面的转子组件沿轴向方向向上运动，直到消除间隙δ₃；多余的冲击力将继续挤压位于中间壳体下半部分的转子组件，同时位于中间壳体下半部分的定子组件齿面压在位于中间壳体下半部分的第二缓冲橡胶上，并开始挤压第二缓冲橡胶，最后消除间隙δ₂，位于中间壳体下半部分的定子支撑架压在限位支架上；在整个冲击过程中位于中间壳体下半部分的定子支撑架和定子组件多余的惯性冲击力将被最终转移到下半部分的定子座上，起到保护位于中间壳体下半部分的定子组件的作用。

对于位于中间壳体上半部分的定子组件，位于中间壳体下半部分的转子组件挤压位于中间壳体上半部分的转子组件，继而挤压位于中间壳体上半部分的定子组件，位于中间壳体上半部分的定子组件和定子支撑架在惯性力和两转子组件的轴向挤压力作用下将沿轴向方向继续向上挤压位于中间壳体上半部分的碟簧，直到消除间隙δ₁＇；多余的冲击力继续压缩位于中间壳体上半部分的碟簧，同时位于中间壳体上半部分的定子组件压在第一缓冲橡胶上，并开始挤压第一缓冲橡胶；在整个冲击过程中，位于中间壳体上半部分的定子组件和定子支撑架上多余的冲击力将被转移到位于中间壳体上半部分的定子座上，起到保护定子组件的作用；

对于两组转子组件，由于两组转子组件为串联的，且还是浮动状态，在轴向方向上窜动，整体沿轴向方向向上运动，在整个冲击过程中，不承受额外冲击力，仅存惯性冲击力，经过自身柔性缓冲、位于中间壳体上半部分的定子组件和碟簧的多道缓冲保护，转子发生屈服失效的概率为零；

当超声电机在受到沿轴向向下方向冲击时：针对位于中间壳体上半部分的定子组件，定子支撑架和定子组件在惯性作用下压缩位于中间壳体上半部分的转子组件沿轴向方向向下运动，直到消除间隙δ₃＇；多余的冲击力将继续挤压位于中间壳体上半部分的转子组件，同时位于中间壳体上半部分的定子组件齿面压在位于中间壳体上半部分的第二缓冲橡胶上，并开始挤压第二缓冲橡胶，最后消除间隙δ₂＇，位于中间壳体上半部分的定子支撑架压在限位支架上；在整个冲击程中位于中间壳体上半部分的定子支撑架和定子组件多余的惯性冲击力将被最终转移到上半部分的定子座上，起到保护位于中间壳体上半部分的定子组件的作用；

对于位于方轴下半部分的定子组件，位于中间壳体上半部分的转子组件挤压位于方轴下半部分的转子组件，继而挤压位于中间壳体下半部分的定子组件，位于中间壳体下半部分的定子组件和定子支撑架在惯性力和两转子组件的轴向挤压力作用下将沿轴向方向继续向下挤压位于中间壳体下半部分的碟簧，直到消除间隙δ₁；多余的冲击力继续压缩位于中间壳体下半部分的碟簧，同时位于中间壳体下半部分的定子组件压在第一缓冲橡胶上，并开始挤压第一缓冲橡胶，这个过程是第二道缓冲保护；在整个冲击过程中，位于中间壳体下半部分的定子组件和定子支撑架上多余的冲击力将被转移到位于中间壳体下半部分的定子座上，起到保护定子组件的作用；

对于两转子组件，由于两个转子组件为串联的，且还是浮动状态，在方轴轴向方向上窜动，整体沿轴向方向向下运动，在整个冲击过程中，不承受额外冲击力，仅存惯性冲击力，经过自身柔性缓冲、位于中间壳体下半部分的定子组件和碟簧的多道缓冲保护，转子发生屈服失效的概率为零。

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