CN113555853A - 一种具有过载保护的超声波电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有过载保护的超声波电动机，包括壳体，所述壳体的内部中心处安装有轴承座，所述轴承座的内部安装有转轴，所述壳体的内壁安装有可调定子套环，所述转轴的表面套接有自检转子，且自检转子位于可调定子套环的背面，所述壳体的正面通过螺栓连接有底座，所述底座的正面安装有过载保护盒，所述转轴的表面套接有簧片，所述壳体的外壁环绕安装有配重管。本发明通过设置有过载保护盒，通过对装置工作时的电流、电压大小予以检测，进而判断装置是否处于超功率过载工作提供判断依据的同时，还可在装置连接并带动转动的高荷载负重物体使得转轴表面发生弯曲形变时，发出警示，提醒工作人员及时断电，避免转轴的损害，保护电机安全。
Description
技术领域
本发明涉及超声波电动机技术领域，具体为一种具有过载保护的超声波电动机。
背景技术
超声波电动机，是一种通过压电陶瓷在接通高频交流电压产生超声波频率的振动，通过机电转换作用和摩擦转换作用相结合，进而带动电机驱动的新型驱动器，相较于其他电动机装置，超声波电动机没有绕组线圈和磁极，体积更加小巧轻便，且超声波电动机无需通过电磁作用产生运动力，进而使得超声波电机可在电磁干扰很强或不允许产生电磁干扰的场合工作，具有较广的使用范围。
现有的超声波电动机存在的缺陷是：
1、对比文件CN208257540U公开了一种一体式高精度大力矩旋转行波超声波电机系统，“包括壳体、设置在壳体内的环形行波超声波电机组件、行星减速器组件和角度传感器组件；本实用新型装置一体化程度高：本实用新型超声波电机系统集行星减速器及角度传感器于一体，电机转轴与太阳轮为一体式结构，行星架与输出轴为一体式结构，简化了整个装置的结构，在保证精度的同时节省了设计空间；同时，本实用新型装置精度高：在本实用新型输出轴和壳体上设置有高精度的角度传感器组件，角度传感器电刷与角度传感器基座达到最佳接触状态，提高了电机系统的运行和控制精度”，但是该装置在使用过程中，缺少相应的过载保护装置，使得装置容易超功率过载工作以及超负荷过载工作，使得装置的使用寿命受到影响；
2、对比文件CN206226321U公开了一种超声波电机，“包括下转子，下转子的一侧表面的中心设有装配轴，装配轴上套设有定子和上转子，且定子位于上转子和下转子之间；上转子远离定子的一侧表面设有弹片，装配轴远离下转子的一端设有沿径向方向延伸的卡块，弹片上开设有允许装配轴和卡块穿过的装配孔，弹片处于自由状态时，卡块与下转子之间的间隙小于弹片与下转子之间的间隙，当卡块穿出装配孔并相对于弹片转动后，卡块可向靠近下转子的方向挤压弹片”，但是该装置在使用时，未能针对定子的安装数量以及共振频率放大倍数进行相应的调整，导致装置的功率较为固定，适用范围受到限制；
3、对比文件CN109450291A公开了一种并联可双向选择旋转式驻波型直线超声波电机，“包括定子和转子，转子包括内转子和外转子，内转子和外转子固定在一起，定子设于内转子和外转子间，定子包括若干定子单元和鼠笼型拉杆结构，定子单元包括弹性体、左端压电陶瓷和右端压电陶瓷，弹性体通过鼠笼型拉杆结构定位且弹性体共同排列形成环形，通过鼠笼型拉杆结构，使内驱动足与内转子接触或外驱动足与外转子接触；该种并联可双向选择旋转式驻波型直线超声波电机，通过鼠笼型拉杆结构，实现内外驱动足与内外转子的选择性接触，进而可实现单模态驻波型直线超声波电机的正向旋转运动或反向旋转运动”，但是装置在使用时，忽略了转子表面摩擦衬垫摩擦耗损程度的检测，导致检修人员无法较快判断出摩擦衬垫的耗损类型进而对其采取针对性的维修处理措施，降低维修效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有过载保护的超声波电动机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有过载保护的超声波电动机，包括壳体，所述壳体的内部中心处安装有轴承座，所述轴承座的内部安装有转轴，所述壳体的内壁安装有三组前后布置的可调定子套环，所述转轴的表面套接有自检转子，且自检转子位于可调定子套环的背面，所述壳体的正面通过螺栓连接有底座，所述底座的正面安装有过载保护盒；
所述过载保护盒的内底壁安装有电压表和电动伸缩杆，且电动伸缩杆位于电压表的一侧，电动伸缩杆的顶部延伸至过载保护盒的上方，所述过载保护盒的内底壁安装有电流表，且电流表位于电动伸缩杆的一侧，所述电动伸缩杆的顶端安装有三组等距布置的压力感应器，所述过载保护盒的正面安装有显示屏和报警灯框，且报警灯框位于显示屏的一侧。
优选的，所述可调定子套环的内壁设有限位滑槽，所述限位滑槽的内部嵌合安装有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片的内部设有三组等距布置的导线孔，所述可调定子套环的外壁安装有两组对称布置的连接插件，且连接插件的内部设有螺纹槽，所述连接插件的内部通过螺纹槽安装有连接杆，所述连接杆的表面套接有两组垂直布置的紧固套圈。
优选的，所述自检转子的正面设有三组环状的嵌合圆槽，且三组嵌合圆槽的直径依次向内收缩，所述嵌合圆槽的后壁安装有灯条，所述灯条的正面安装有压力传感器，且压力传感器与灯条电性连接，所述压力传感器的正面嵌合连接有摩擦衬垫圈。
优选的，所述转轴的表面套接有簧片，所述簧片的正面和背面均安装有防锈保护膜，所述壳体的外壁环绕安装有四组等距布置的配重管。
优选的，所述底座的正面四角均设有贯穿的三号圆孔，且三号圆孔的安装位置与配重管一一对应，所述底座的正面圆心位置处设有贯穿的二号圆孔，且二号圆孔的直径大于转轴的直径，所述底座的正面设有三组等距布置的一号圆孔，且三组一号圆孔环绕分布在二号圆孔的周围。
优选的，所述配重管的正面端口内壁设有螺纹，配重管的内部嵌合安装有等直径的配重铁块，所述配重铁块的顶部安装有防滑垫。
优选的，所述轴承座的内壁安装有两组上下对称布置的N极磁体，所述轴承座的内壁安装有霍尔测速传感器，所述壳体的外壁安装有显示框，显示框位于两组配重管的中间，且显示框与霍尔测速传感器电性连接。
优选的，所述转轴的正面端口贯穿可调定子套环的内部延伸至底座的前方，所述转轴的表面套接有磁极套圈，且磁极套圈位于轴承座的内部，所述转轴的表面设有凹槽，且凹槽位于磁极套圈的前方。
优选的，所述灯条的内部安装有两组平行布置的灯丝，且两组灯丝均与压力传感器电性连接，其中一组灯丝表面包裹有绿色膜，另一组灯丝表面包裹有红色膜。
优选的，该装置的工作步骤如下：
S1、在使用本装置向外输出转矩前，首先将三组可调定子套环重叠放置，随后将连接杆插接进连接插件的内部，将三组可调定子套环连接固定，随后将两组紧固套圈分别套接固定在连接杆的表面顶端位置和表面底端位置，使得三组可调定子套环稳定的连接在一起，进而使其内部压电陶瓷片通电后，可在共振作用下，放大本装置的振动频率，进而加大其输出转矩的功率；
S2、将导线先后穿过一号圆孔和导线孔的内部，随后将导线的尾端接在压电陶瓷片内部的电源接口处，随后将转轴穿过底座内部的二号圆孔中，随即将螺栓插进三号圆孔的内部，利用配重管内壁的内螺纹，将壳体和底座连接，进而完成电机的安装；
S3、在导线通电后，利用逆压电效应或电致伸缩效应使压电陶瓷片在超声频段产生微观机械振动，随即通过与摩擦衬垫圈之间的摩擦，转化成自检转子的直线运动或旋转运动，进而带动转轴转动，在摩擦衬垫圈转动过程中，摩擦衬垫圈的表面与压电陶瓷片产生摩擦耗损，需要进行自检以保证摩擦衬垫圈的正常使用；
S4、在摩擦衬垫圈处于匀速耗损状态时，其表面的有效摩擦面耗损距离相同，此时压力传感器检测到摩擦衬垫圈受到的压电陶瓷片的摩擦作用均匀减小，此时灯条内部包裹有绿色膜的那组灯丝接收到压力传感器发送的启动电信号，此时灯条发出绿色灯光，表示该组嵌合圆槽内部的摩擦衬垫圈发生正常均匀耗损，需要对该组摩擦衬垫圈进行全面修理，以备后续使用；
S5、在转轴未能正常运转时，摩擦衬垫圈处于非匀速耗损状态时，此时摩擦衬垫圈表面受到压电陶瓷片的摩擦作用为非平面，继而导致摩擦衬垫圈存在局部损耗强度过大的情况，此时压力传感器受到的压力为不等的数值，此时灯条内部包裹有红色膜的灯丝接收到压力传感器发送的启动电信号，此时灯条发出红色灯光，表示该组嵌合圆槽内部的摩擦衬垫圈发生非正常局部耗损，需要对该组摩擦衬垫圈进行局部修理，以备后续使用；
S6、之后在装置向外输出转矩过程中，启动电动伸缩杆，直至其顶端的压力感应器与转轴表面的凹槽的表面贴合，在转轴转动时，电压表和电流表分别对电机接入的电流大小与电压大小进行测量，以此判断电机是否存在超功率工作，此外在转轴连接荷载负重较大的物体时，转轴的表面会发生向下的弯曲形变，此时转轴表面的凹槽向下挤压，进而对压力感应器产生压力，此时压力感应器向报警灯框发送信号，此时报警灯框内部的报警器向外发出报警提示，进而提醒工作人员及时断电，中止转矩输出，避免电机过载运转，保护转轴的安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过安装有过载保护盒，显示屏的内部安装有PLC计算模块，在电机实际工作功率大于额定功率时，显示屏会向报警灯框发送信号，此时报警灯框内部的灯管亮起，提醒工作人员及时调整电机的输入电流或者输入电压，以保证电机处于额定功率下工作，避免超功率过载工作，此外在转轴输出转矩前，启动电动伸缩杆，直至其顶端的压力感应器与转轴表面的凹槽的表面贴合，若转轴连接荷载负重较大的物体时，转轴尾端连接的物体会迫使转轴向下弯曲，此时凹槽同步弯曲，继而对压力感应器产生挤压作用，此时压力感应器向报警灯框发送信号，报警灯框内部的报警器向外发出报警提示，进而提醒工作人员及时断电，中止转矩输出，避免电机超负荷过载运转，保证转轴的使用寿命。
2、本发明通过安装有可调定子套环，将压电陶瓷片嵌合安装进限位滑槽的内部，在接通高频交流电后，压电陶瓷片利用逆压电效应，压电陶瓷片会产生微观机械振动，进而通过共振将此微观振动放大，以便与背面的摩擦衬垫圈摩擦，进行摩擦转换，在此过程中，根据使用功率需要，可选择性调整可调定子套环的使用数目，将连接杆插进连接插件内部的螺纹槽后，利用两组紧固套圈将连接插件与连接杆紧密连接起来，保证共振作用的顺利传递。
3、本发明通过安装有自检转子，压力传感器检测到摩擦衬垫圈受到的压电陶瓷片的摩擦作用均匀减小，此时灯条内部包裹有绿色膜的那组灯丝接收到压力传感器发送的启动电信号，此时灯条发出绿色灯光，表示该组嵌合圆槽内部的摩擦衬垫圈发生正常均匀耗损，需要对该组摩擦衬垫圈进行全面修理，以备后续使用，在转轴未能正常运转导致自检转子与摩擦衬垫圈的摩擦接触面与竖直面存在夹角时，使得摩擦衬垫圈存在局部损耗强度过大的情况，此时压力传感器受到的压力为不等的数值，此时灯条内部包裹有红色膜的灯丝发光，使得灯条发出红色灯光，代表该摩擦衬垫圈发生非正常局部耗损，需要对该组摩擦衬垫圈进行局部修理，进而对摩擦衬垫圈在摩擦使用过程中起到自检效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的可调定子套环结构示意图；
图3为本发明的自检转子剖视结构示意图；
图4为本发明的簧片和防锈保护膜安装结构示意图；
图5为本发明的轴承座和转轴安装结构示意图；
图6为本发明的过载保护盒内视结构示意图；
图7为本发明图1中的A处结构示意图；
图8为本发明的配重管剖面结构示意图。
图中：1、底座；101、一号圆孔；102、二号圆孔；103、三号圆孔；2、可调定子套环；201、压电陶瓷片；202、限位滑槽；203、连接插件；204、连接杆；205、紧固套圈；206、导线孔；3、自检转子；301、嵌合圆槽；302、摩擦衬垫圈；303、压力传感器；304、灯条；4、簧片；401、防锈保护膜；5、壳体；501、轴承座；502、N极磁体；503、霍尔测速传感器；504、显示框；6、转轴；601、磁极套圈；602、凹槽；7、过载保护盒；701、电压表；702、电动伸缩杆；703、电流表；704、压力感应器；705、显示屏；706、报警灯框；8、配重管；801、配重铁块；802、防滑垫。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8，本发明提供的一种实施例：一种具有过载保护的超声波电动机，包括壳体5，所述壳体5的内部中心处安装有轴承座501，壳体5为装置相关组装结构的安装提供空间，轴承座501使用可为转轴6的安装提供悬浮空间，以减小转轴6转动时的阻力，所述轴承座501的内部安装有转轴6，转轴6在与外部的物体连接后可通过自身的转动带动外部物体转动，进而实现转矩输出的目的，所述壳体5的内壁安装有三组前后布置的可调定子套环2，通过调整可调定子套环2的安装数量，可对可调定子套环2共振频率的放大倍数予以调整，进而对装置的输出功率予以调节，所述转轴6的表面套接有自检转子3，且自检转子3位于可调定子套环2的背面，通过内部摩擦衬垫圈302与压电陶瓷片201之间的摩擦转换作用，可使得自检转子3以及内部的转轴6可以实现转动效果，并且还辅助判断摩擦衬垫圈302与压电陶瓷片201之间的摩擦作用的均匀性与否，以便对摩擦衬垫圈302采取后续的全面或者局部维护提供依据，所述壳体5的正面通过螺栓连接有底座1，底座1与壳体5配合，可形成较为封闭的空间，对内部的轴承座501、可调定子套环2、自检转子3形成保护作用，阻止外部异物的干扰损坏，所述底座1的正面安装有过载保护盒7，过载保护盒7通过对装置工作时的电流、电压大小予以检测，进而判断装置是否处于超功率过载工作提供判断依据的同时，还可在装置连接并带动转动的高荷载负重物体使得转轴6表面发生弯曲形变时，发出警示，提醒工作人员及时断电，避免转轴6的损害，保护电机安全；
所述过载保护盒7的内底壁安装有电压表701和电动伸缩杆702，且电动伸缩杆702位于电压表701的一侧，电动伸缩杆702的顶部延伸至过载保护盒7的上方，所述过载保护盒7的内底壁安装有电流表703，且电流表703位于电动伸缩杆702的一侧，所述电动伸缩杆702的顶端安装有三组等距布置的压力感应器704，所述过载保护盒7的正面安装有显示屏705和报警灯框706，且报警灯框706位于显示屏705的一侧，显示屏705的内部安装有PLC计算模块，可将电流表703与电压表701测得的电路数据相乘，随后与预先输入的电机额定功率予以对比，在电机实际工作功率大于额定功率时，显示屏705会向报警灯框706发送信号，此时报警灯框706内部的灯管亮起，提醒工作人员及时调整电机的输入电流或者输入电压，以保证电机处于额定功率下工作，避免超功率过载工作，此外在转轴6输出转矩前，启动电动伸缩杆702，直至其顶端的压力感应器704与转轴6表面的凹槽602的表面贴合，若转轴6连接荷载负重较大的物体时，转轴6尾端连接的物体会迫使转轴6向下弯曲，此时凹槽602同步弯曲，继而对压力感应器704产生挤压作用，此时压力感应器704向报警灯框706发送信号，报警灯框706内部的报警器向外发出报警提示，进而提醒工作人员及时断电，中止转矩输出，避免电机超负荷过载运转，保证转轴6的使用寿命。
进一步，所述可调定子套环2的内壁设有限位滑槽202，所述限位滑槽202的内部嵌合安装有压电陶瓷片201，所述压电陶瓷片201的内部设有三组等距布置的导线孔206，所述可调定子套环2的外壁安装有两组对称布置的连接插件203，且连接插件203的内部设有螺纹槽，所述连接插件203的内部通过螺纹槽安装有连接杆204，所述连接杆204的表面套接有两组垂直布置的紧固套圈205，将通过一号圆孔101穿进壳体5内部的通电导线穿过导线孔206内部，方便压电陶瓷片201通电，之后将压电陶瓷片201嵌合安装进限位滑槽202的内部，在接通高频交流电后，压电陶瓷片201利用逆压电效应，压电陶瓷片201会产生微观机械振动，进而通过共振将此微观振动放大，以便与背面的摩擦衬垫圈302摩擦，进行摩擦转换，在此过程中，根据使用功率需要，可选择性调整可调定子套环2的使用数目，将连接杆204插进连接插件203内部的螺纹槽后，利用两组紧固套圈205将连接插件203与连接杆204紧密连接起来，保证共振作用的顺利传递。
进一步，所述自检转子3的正面设有三组环状的嵌合圆槽301，且三组嵌合圆槽301的直径依次向内收缩，所述嵌合圆槽301的后壁安装有灯条304，所述灯条304的正面安装有压力传感器303，且压力传感器303与灯条304电性连接，所述压力传感器303的正面嵌合连接有摩擦衬垫圈302，嵌合圆槽301的设置，可方便摩擦衬垫圈302在自检转子3表面进行拆卸处理，在摩擦衬垫圈302处于匀速耗损状态时，压力传感器303检测到摩擦衬垫圈302受到的压电陶瓷片201的摩擦作用均匀减小，此时灯条304内部包裹有绿色膜的那组灯丝接收到压力传感器303发送的启动电信号，此时灯条304发出绿色灯光，表示该组嵌合圆槽301内部的摩擦衬垫圈302发生正常均匀耗损，需要对该组摩擦衬垫圈302进行全面修理，以备后续使用，在转轴6未能正常运转导致自检转子3与摩擦衬垫圈302的摩擦接触面与竖直面存在夹角时，使得摩擦衬垫圈302存在局部损耗强度过大的情况，此时压力传感器303受到的压力为不等的数值，此时灯条304内部包裹有红色膜的灯丝发光，使得灯条304发出红色灯光，代表该摩擦衬垫圈302发生非正常局部耗损，需要对该组摩擦衬垫圈302进行局部修理，进而对摩擦衬垫圈302在摩擦使用过程中起到自检效果。
所述转轴6的表面套接有簧片4，簧片4为预制的波形簧片，可以减少电机的轴向窜动,同时也可以降低电动机的振动和噪音，所述簧片4的正面和背面均安装有防锈保护膜401，而防锈保护膜401的安装，可保护簧片4不被锈蚀侵扰，保证簧片4的使用寿命，所述壳体5的外壁环绕安装有四组等距布置的配重管8，配重管8通过内部配重铁块801填充数目的调整，可下调装置的重心高度，进而保证装置的稳定性。
进一步，所述底座1的正面四角均设有贯穿的三号圆孔103，且三号圆孔103的安装位置与配重管8一一对应，所述底座1的正面圆心位置处设有贯穿的二号圆孔102，且二号圆孔102的直径大于转轴6的直径，所述底座1的正面设有三组等距布置的一号圆孔101，且三组一号圆孔101环绕分布在二号圆孔102的周围，三号圆孔103的内部通过插接螺栓可实现底座1与壳体5之间的连接作用，而二号圆孔102的设置，可方便转轴6延伸至底座1的前方，进而带动外部物体的转动，一号圆孔101的设置，可方便装置将通电的导线接入壳体5内部，为压电陶瓷片201通电振动提供前提条件。
进一步，所述配重管8的正面端口内壁设有螺纹，配重管8的内部嵌合安装有等直径的配重铁块801，所述配重铁块801的顶部安装有防滑垫802，为保证转轴6转动时整体装置的稳定性，可将配重铁块801放进配重管8的内部，由于配重铁块801为铁质材料，具有较大的密度，因此可有效增加配重管8内部的重量，进而使得电机的整体重心高度降低，以此加强装置的整体稳定性。
进一步，所述轴承座501的内壁安装有两组上下对称布置的N极磁体502，所述轴承座501的内壁安装有霍尔测速传感器503，所述壳体5的外壁安装有显示框504，显示框504位于两组配重管8的中间，且显示框504与霍尔测速传感器503电性连接，为转轴6在轴承座501内部实现悬浮安装提供前提条件，霍尔测速传感器503可在转轴6转动过程中对转轴6进行转速测速处理，并可将转速数据传递至显示框504内部，方便工作人员直观了解转轴6的转速大小。
进一步，所述转轴6的正面端口贯穿可调定子套环2的内部延伸至底座1的前方，所述转轴6的表面套接有磁极套圈601，且磁极套圈601位于轴承座501的内部，所述转轴6的表面设有凹槽602，且凹槽602位于磁极套圈601的前方，磁极套圈601的磁极为N极，因而与轴承座501内部的N极磁体502形成相互排斥的作用力，迫使转轴6悬浮在轴承座501的内部，降低转轴6与轴承座501之间的连接面积以及相应的接触摩擦，使得转轴6在转动过程中较为顺畅，凹槽602可对电动伸缩杆702顶端的压力感应器704起到限位作用，继而使得压力感应器704与转轴6表面接触更为稳定。
进一步，所述灯条304的内部安装有两组平行布置的灯丝，且两组灯丝均与压力传感器303电性连接，其中一组灯丝表面包裹有绿色膜，另一组灯丝表面包裹有红色膜。
进一步，该装置的工作步骤如下：
S1、在使用本装置向外输出转矩前，首先将三组可调定子套环2重叠放置，随后将连接杆204插接进连接插件203的内部，将三组可调定子套环2连接固定，随后将两组紧固套圈205分别套接固定在连接杆204的表面顶端位置和表面底端位置，使得三组可调定子套环2稳定的连接在一起，进而使其内部压电陶瓷片201通电后，可在共振作用下，放大本装置的振动频率，进而加大其输出转矩的功率；
S2、将导线先后穿过一号圆孔101和导线孔206的内部，随后将导线的尾端接在压电陶瓷片201内部的电源接口处，随后将转轴6穿过底座1内部的二号圆孔102中，随即将螺栓插进三号圆孔103的内部，利用配重管8内壁的内螺纹，将壳体5和底座1连接，进而完成电机的安装；
S3、在导线通电后，利用逆压电效应或电致伸缩效应使压电陶瓷片201在超声频段产生微观机械振动，随即通过与摩擦衬垫圈302之间的摩擦，转化成自检转子3的直线运动或旋转运动，进而带动转轴6转动，在摩擦衬垫圈302转动过程中，摩擦衬垫圈302的表面与压电陶瓷片201产生摩擦耗损，需要进行自检以保证摩擦衬垫圈302的正常使用；
S4、在摩擦衬垫圈302处于匀速耗损状态时，其表面的有效摩擦面耗损距离相同，此时压力传感器303检测到摩擦衬垫圈302受到的压电陶瓷片201的摩擦作用均匀减小，此时灯条304内部包裹有绿色膜的那组灯丝接收到压力传感器303发送的启动电信号，此时灯条304发出绿色灯光，表示该组嵌合圆槽301内部的摩擦衬垫圈302发生正常均匀耗损，需要对该组摩擦衬垫圈302进行全面修理，以备后续使用；
S5、在转轴6未能正常运转时，摩擦衬垫圈302处于非匀速耗损状态时，此时摩擦衬垫圈302表面受到压电陶瓷片201的摩擦作用为非平面，继而导致摩擦衬垫圈302存在局部损耗强度过大的情况，此时压力传感器303受到的压力为不等的数值，此时灯条304内部包裹有红色膜的灯丝接收到压力传感器303发送的启动电信号，此时灯条304发出红色灯光，表示该组嵌合圆槽301内部的摩擦衬垫圈302发生非正常局部耗损，需要对该组摩擦衬垫圈302进行局部修理，以备后续使用；
S6、之后在装置向外输出转矩过程中，启动电动伸缩杆702，直至其顶端的压力感应器704与转轴6表面的凹槽602的表面贴合，在转轴6转动时，电压表701和电流表703分别对电机接入的电流大小与电压大小进行测量，以此判断电机是否存在超功率工作，此外在转轴6连接荷载负重较大的物体时，转轴6的表面会发生向下的弯曲形变，此时转轴6表面的凹槽602向下挤压，进而对压力感应器704产生压力，此时压力感应器704向报警灯框706发送信号，此时报警灯框706内部的报警器向外发出报警提示，进而提醒工作人员及时断电，中止转矩输出，避免电机过载运转，保护转轴6的安全。
工作原理：在使用本装置向外输出转矩前，首先将三组可调定子套环2重叠放置，随后将连接杆204插接进连接插件203的内部，将三组可调定子套环2连接固定，随后将两组紧固套圈205分别套接固定在连接杆204的表面顶端位置和表面底端位置，使得三组可调定子套环2稳定的连接在一起，进而使其内部压电陶瓷片201通电后，可在共振作用下，放大本装置的振动频率，进而加大其输出转矩的功率，将导线先后穿过一号圆孔101和导线孔206的内部，随后将导线的尾端接在压电陶瓷片201内部的电源接口处，随后将转轴6穿过底座1内部的二号圆孔102中，随即将螺栓插进三号圆孔103的内部，利用配重管8内壁的内螺纹，将壳体5和底座1连接，进而完成电机的安装，在导线通电后，利用逆压电效应或电致伸缩效应使压电陶瓷片201在超声频段产生微观机械振动，随即通过与摩擦衬垫圈302之间的摩擦，转化成自检转子3的直线运动或旋转运动，进而带动转轴6转动，在摩擦衬垫圈302转动过程中，摩擦衬垫圈302的表面与压电陶瓷片201产生摩擦耗损，需要进行自检以保证摩擦衬垫圈302的正常使用，在摩擦衬垫圈302处于匀速耗损状态时，其表面的有效摩擦面耗损距离相同，此时压力传感器303检测到摩擦衬垫圈302受到的压电陶瓷片201的摩擦作用均匀减小，此时灯条304内部包裹有绿色膜的那组灯丝接收到压力传感器303发送的启动电信号，此时灯条304发出绿色灯光，表示该组嵌合圆槽301内部的摩擦衬垫圈302发生正常均匀耗损，需要对该组摩擦衬垫圈302进行全面修理，以备后续使用，在转轴6未能正常运转时，摩擦衬垫圈302处于非匀速耗损状态时，此时摩擦衬垫圈302表面受到压电陶瓷片201的摩擦作用为非平面，继而导致摩擦衬垫圈302存在局部损耗强度过大的情况，此时压力传感器303受到的压力为不等的数值，此时灯条304内部包裹有红色膜的灯丝接收到压力传感器303发送的启动电信号，此时灯条304发出红色灯光，表示该组嵌合圆槽301内部的摩擦衬垫圈302发生非正常局部耗损，需要对该组摩擦衬垫圈302进行局部修理，以备后续使用，之后在装置向外输出转矩过程中，启动电动伸缩杆702，直至其顶端的压力感应器704与转轴6表面的凹槽602的表面贴合，在转轴6转动时，电压表701和电流表703分别对电机接入的电流大小与电压大小进行测量，以此判断电机是否存在超功率工作，此外在转轴6连接荷载负重较大的物体时，转轴6的表面会发生向下的弯曲形变，此时转轴6表面的凹槽602向下挤压，进而对压力感应器704产生压力，此时压力感应器704向报警灯框706发送信号，此时报警灯框706内部的报警器向外发出报警提示，进而提醒工作人员及时断电，中止转矩输出，避免电机过载运转，保护转轴6的安全。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种具有过载保护的超声波电动机，包括壳体(5)，其特征在于：所述壳体(5)的内部中心处安装有轴承座(501)，所述轴承座(501)的内部安装有转轴(6)，所述壳体(5)的内壁安装有三组前后布置的可调定子套环(2)，所述转轴(6)的表面套接有自检转子(3)，且自检转子(3)位于可调定子套环(2)的背面，所述壳体(5)的正面通过螺栓连接有底座(1)，所述底座(1)的正面安装有过载保护盒(7)；
所述过载保护盒(7)的内底壁安装有电压表(701)和电动伸缩杆(702)，且电动伸缩杆(702)位于电压表(701)的一侧，电动伸缩杆(702)的顶部延伸至过载保护盒(7)的上方，所述过载保护盒(7)的内底壁安装有电流表(703)，且电流表(703)位于电动伸缩杆(702)的一侧，所述电动伸缩杆(702)的顶端安装有三组等距布置的压力感应器(704)，所述过载保护盒(7)的正面安装有显示屏(705)和报警灯框(706)，且报警灯框(706)位于显示屏(705)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述可调定子套环(2)的内壁设有限位滑槽(202)，所述限位滑槽(202)的内部嵌合安装有压电陶瓷片(201)，所述压电陶瓷片(201)的内部设有三组等距布置的导线孔(206)，所述可调定子套环(2)的外壁安装有两组对称布置的连接插件(203)，且连接插件(203)的内部设有螺纹槽，所述连接插件(203)的内部通过螺纹槽安装有连接杆(204)，所述连接杆(204)的表面套接有两组垂直布置的紧固套圈(205)。
3.根据权利要求1所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述自检转子(3)的正面设有三组环状的嵌合圆槽(301)，且三组嵌合圆槽(301)的直径依次向内收缩，所述嵌合圆槽(301)的后壁安装有灯条(304)，所述灯条(304)的正面安装有压力传感器(303)，且压力传感器(303)与灯条(304)电性连接，所述压力传感器(303)的正面嵌合连接有摩擦衬垫圈(302)。
4.根据权利要求1所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述转轴(6)的表面套接有簧片(4)，所述簧片(4)的正面和背面均安装有防锈保护膜(401)，所述壳体(5)的外壁环绕安装有四组等距布置的配重管(8)。
5.根据权利要求1所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述底座(1)的正面四角均设有贯穿的三号圆孔(103)，且三号圆孔(103)的安装位置与配重管(8)一一对应，所述底座(1)的正面圆心位置处设有贯穿的二号圆孔(102)，且二号圆孔(102)的直径大于转轴(6)的直径，所述底座(1)的正面设有三组等距布置的一号圆孔(101)，且三组一号圆孔(101)环绕分布在二号圆孔(102)的周围。
6.根据权利要求4所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述配重管(8)的正面端口内壁设有螺纹，配重管(8)的内部嵌合安装有等直径的配重铁块(801)，所述配重铁块(801)的顶部安装有防滑垫(802)。
7.根据权利要求1所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述轴承座(501)的内壁安装有两组上下对称布置的N极磁体(502)，所述轴承座(501)的内壁安装有霍尔测速传感器(503)，所述壳体(5)的外壁安装有显示框(504)，显示框(504)位于两组配重管(8)的中间，且显示框(504)与霍尔测速传感器(503)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述转轴(6)的正面端口贯穿可调定子套环(2)的内部延伸至底座(1)的前方，所述转轴(6)的表面套接有磁极套圈(601)，且磁极套圈(601)位于轴承座(501)的内部，所述转轴(6)的表面设有凹槽(602)，且凹槽(602)位于磁极套圈(601)的前方。
9.根据权利要求3所述的一种具有过载保护的超声波电动机，其特征在于：所述灯条(304)的内部安装有两组平行布置的灯丝，且两组灯丝均与压力传感器(303)电性连接，其中一组灯丝表面包裹有绿色膜，另一组灯丝表面包裹有红色膜。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种具有过载保护的超声波电动机，该装置的工作步骤如下：
S1、在使用本装置向外输出转矩前，首先将三组可调定子套环(2)重叠放置，随后将连接杆(204)插接进连接插件(203)的内部，将三组可调定子套环(2)连接固定，随后将两组紧固套圈(205)分别套接固定在连接杆(204)的表面顶端位置和表面底端位置，使得三组可调定子套环(2)稳定的连接在一起，进而使其内部压电陶瓷片(201)通电后，可在共振作用下，放大本装置的振动频率，进而加大其输出转矩的功率；
S2、将导线先后穿过一号圆孔(101)和导线孔(206)的内部，随后将导线的尾端接在压电陶瓷片(201)内部的电源接口处，随后将转轴(6)穿过底座(1)内部的二号圆孔(102)中，随即将螺栓插进三号圆孔(103)的内部，利用配重管(8)内壁的内螺纹，将壳体(5)和底座(1)连接，进而完成电机的安装；
S3、在导线通电后，利用逆压电效应或电致伸缩效应使压电陶瓷片(201)在超声频段产生微观机械振动，随即通过与摩擦衬垫圈(302)之间的摩擦，转化成自检转子(3)的直线运动或旋转运动，进而带动转轴(6)转动，在摩擦衬垫圈(302)转动过程中，摩擦衬垫圈(302)的表面与压电陶瓷片(201)产生摩擦耗损，需要进行自检以保证摩擦衬垫圈(302)的正常使用；
S4、在摩擦衬垫圈(302)处于匀速耗损状态时，其表面的有效摩擦面耗损距离相同，此时压力传感器(303)检测到摩擦衬垫圈(302)受到的压电陶瓷片(201)的摩擦作用均匀减小，此时灯条(304)内部包裹有绿色膜的那组灯丝接收到压力传感器(303)发送的启动电信号，此时灯条(304)发出绿色灯光，表示该组嵌合圆槽(301)内部的摩擦衬垫圈(302)发生正常均匀耗损，需要对该组摩擦衬垫圈(302)进行全面修理，以备后续使用；
S5、在转轴(6)未能正常运转时，摩擦衬垫圈(302)处于非匀速耗损状态时，此时摩擦衬垫圈(302)表面受到压电陶瓷片(201)的摩擦作用为非平面，继而导致摩擦衬垫圈(302)存在局部损耗强度过大的情况，此时压力传感器(303)受到的压力为不等的数值，此时灯条(304)内部包裹有红色膜的灯丝接收到压力传感器(303)发送的启动电信号，此时灯条(304)发出红色灯光，表示该组嵌合圆槽(301)内部的摩擦衬垫圈(302)发生非正常局部耗损，需要对该组摩擦衬垫圈(302)进行局部修理，以备后续使用；
S6、之后在装置向外输出转矩过程中，启动电动伸缩杆(702)，直至其顶端的压力感应器(704)与转轴(6)表面的凹槽(602)的表面贴合，在转轴(6)转动时，电压表(701)和电流表(703)分别对电机接入的电流大小与电压大小进行测量，以此判断电机是否存在超功率工作，此外在转轴(6)连接荷载负重较大的物体时，转轴(6)的表面会发生向下的弯曲形变，此时转轴(6)表面的凹槽(602)向下挤压，进而对压力感应器(704)产生压力，此时压力感应器(704)向报警灯框(706)发送信号，此时报警灯框(706)内部的报警器向外发出报警提示，进而提醒工作人员及时断电，中止转矩输出，避免电机过载运转，保护转轴(6)的安全。
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| CN202110884613.6A CN113555853A (zh) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | 一种具有过载保护的超声波电动机 |
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| CN202110884613.6A CN113555853A (zh) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | 一种具有过载保护的超声波电动机 |
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|---|---|
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| CN (1) | CN113555853A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114825840A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-29 | 苏州金钥匙自动化设备有限公司 | 一种具有自检功能的永磁无刷电机 |
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2021
- 2021-08-03 CN CN202110884613.6A patent/CN113555853A/zh not_active Withdrawn
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