CN114696656B - 一种四定转子串联超声电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四定转子串联超声电机，包括中定子座，中定子座同轴布设在外壳上，在中定子座的内圆柱孔设有轴承，内侧凸台端面同轴布设定子弹性体组件；输出轴穿设中定子座上的轴承，并用锁紧螺母将输出轴固定在轴承内圈上；输出轴中间法兰盘两端面上分别同轴布设有两个柔性转子组件，且每端的两个柔性转子组件背靠背安装，柔性转子组件之间以及柔性转子组件与输出轴法兰端面之间布设有调整垫片；外壳两端同轴安装的定子座内侧凸台表面同轴布设有定子弹性体组件；外壳的一侧平面上布设有PCB板、PCB板罩壳和线缆固定套，定子弹性体组件上的柔性印制板焊接在PCB板上，从PCB板上引线。本发明具有输出转矩大、功率大、结构紧凑等特点。

Description

一种四定转子串联超声电机

技术领域

本发明涉及一种四定转子串联超声电机，属于超声电机技术领域。

背景技术

旋转型行波超声电机因受到工作原理、压电陶瓷片和定子自身的固有模态限制，导致输出转速、转矩受到限制，单定转子旋转行波超声电机无法做到大输出功率，因此，为提高输出功率，现有技术中的旋转型行波超声电机主要是采用同轴串联若干个超声电机（或定转子组件）来实现的。

目前专利、文献以及市面产品中，主要还是以双定转子串联的超声电机较为常见，如实用新型专利US4937488A所提出的串联超声电机，以及实用新型专利CN101702592A所提出的一种新的双定转子阶梯轴结构盘状行波超声电机，这种串联的旋转型行波超声电机的最大输出功率通常小于15W；如我公司在2021年公开的一种抗高过载双定转子串联超声电机及实施方式（专利公开号CN113206617A），其转化成产品的60单出轴双定转子串联超声电机，其最大输出转矩可达3N·m，最大输出功率可达25W。

现有旋转型行波超声电机技术中也有两个以上定转子同轴串联的超声电机，如我公司专利号CN208369491U提到的一种可以同轴串联n个定转子组件的旋转型行波超声电机，目前转化成实际产品60单出轴四定转子串联超声电机产品的最大输出功率可达40W，最大输出转矩可达5 N·m，虽然该专利提出的串联超声电机结构在调节预压力方面十分方便，同时可串联更多的定转子组件，但是因活动腹板的存在，整个电机的外形包络尺寸相对较大，不够紧凑。

发明内容

本发明提供一种四定转子串联超声电机，结构紧凑，电机输出转矩以及输出功率得到显著提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种四定转子串联超声电机，包括外壳，在外壳上同轴布设中定子座，且中定子座位于外壳中心位置，

中定子座中心开设同心的内圆柱孔，在内圆柱孔内安装第二轴承，输出轴穿设第二轴承，并通过锁紧螺母将输出轴固定在第二轴承内圈；

在中定子座的两个端面分别设置与中定子座同心的内侧凸台，每个内侧凸台的端面同轴布设定子弹性体组件，定子弹性体组件的背部贴合内侧凸台的端面；

所述的输出轴上设置法兰盘，中定子座通过第二轴承套设在法兰盘中间的轴颈处，法兰盘的每个端面均同轴布设两个柔性转子组件，且每个端面的两个柔性转子组件背部相邻；

在外壳沿着输出轴轴向的两端分别安装前定子座、后定子座，在前定子座的一个端面设置同心的内侧凸台，同样的，在后定子座的一个端面设置同心的内侧凸台，前定子座以及后定子座设置内侧凸台的端面朝向中定子座，前定子座的内侧凸台表面、后定子座的内侧凸台表面分别同轴布设定子弹性体组件；

外壳平行于输出轴的一侧壁贴合安装PCB板，PCB板表面罩设PCB板罩壳，所述PCB板罩壳靠近侧边的位置开设出线孔，PCB板罩壳出线孔处安装线缆固定套；

所述定子弹性体组件包括由顶部至背部方向顺次叠设的定子弹性体、压电陶瓷片以及柔性印制板，在柔性印制板的底面安装热敏电阻；

所述柔性转子组件包括由顶部至背部方向顺次设置的摩擦材料、柔性转子以及减振橡胶；

作为本发明的进一步优选，所述中定子座的中心开设的内圆柱孔为贯穿的同心轴承孔，轴承孔用于安装第二轴承，沿着轴承孔的圆周向外部凸起形成内侧凸台，在内侧凸台的端面开设用于固定安装定子弹性体组件的安装螺纹孔；

中定子座外沿均匀开设四个同心的圆柱面和四个用于固定安装的耳朵；

中定子座上开设避让孔，所述的避让孔位于中定子座上低于内侧凸台的平面上，且避让孔用于避让安装在柔性印制板底面的热敏电阻；

所述外壳为中空的方形结构，中心处的中空的内圆柱面与中定子座外沿上的圆柱面匹配；

作为本发明的进一步优选，所述第二轴承嵌入中定子座内圆柱孔时，第二轴承的端面与相邻内侧凸台的端面齐平；

在中定子座的两个内侧凸台端面分别同轴布设第二定子弹性体组件、第三定子弹性体组件，且第二定子弹性体组件以及第三定子弹性体组件的齿面朝向中定子座相反方向；

作为本发明的进一步优选，输出轴上法兰盘的两个端面直径不相同，其中一个端面的直径大于另一个端面的直径，定义大直径的法兰盘端部为右端部，另一个法兰盘端部为左端部，在左端部的圆周部分开设螺纹；

输出轴的两个端面上均开设安装柔性转子组件的螺纹孔；

在输出轴法兰盘的右端部由法兰盘至相邻输出轴端部方向同轴布设第一柔性转子组件和第二柔性转子组件，第一柔性转子组件的背部贴合第二柔性转子组件的背部设置，且第二柔性转子组件与法兰盘右端部之间布设第二调整垫片，第一柔性转子组件与第二柔性转子组件之间布设第一调整垫片；

在输出轴法兰盘的左端部由法兰盘至相邻输出轴端部方向同轴布设第三柔性转子组件和第四柔性转子组件，第三柔性转子组件的背部贴合第四柔性转子组件的背部设置，且第三柔性转子组件与法兰盘左端部之间布设第三调整垫片，第三柔性转子组件和第四柔性转子组件之间布设第四调整垫片；

作为本发明的进一步优选，外壳的两端分别同轴套设前定子座、后定子座，其中前定子座位于输出轴法兰盘右端，后定子座位于输出轴法兰盘左端；

前定子座与输出轴之间布设第一轴承，在前定子座设置内侧凸台的端面同轴布设第一轴承压盖和第一定子弹性体组件；

后定子座与输出轴之间布设第三轴承，在后定子座设置内侧凸台的端面同轴布设第二轴承压盖和第四定子弹性体组件；

作为本发明的进一步优选，第一柔性转子组件、第二柔性转子组件布设在第一弹性体组件与第二弹性体组件之间，第一柔性转子组件的摩擦材料压设在第一定子弹性体组件的定子弹性体齿面上，第二柔性转子组件的摩擦材料压设在第二定子弹性体组件的定子弹性体齿面上；

第三柔性转子组件、第四柔性转子组件布设在第三弹性形体组件与第四弹性体组件之间，第三柔性转子组件的摩擦材料压设在第三定子弹性体组件的定子弹性体齿面上，第四柔性转子组件的摩擦材料压设在第四弹性体组件的定子弹性体齿面上；

作为本发明的进一步优选，第一柔性转子组件压设在第一定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第一调整垫片的厚度实现；第二柔性转子组件压设在第二定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第二调整垫片的厚度实现；第三柔性转子组件压设在第三定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第三调整垫片的厚度实现；第四柔性转子组件压设在第四定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第四调整垫片的厚度实现；

作为本发明的进一步优选，外壳的其中一个开口端面上的四个角位置处分别开设与中定子座上四个耳朵相匹配的凹槽，在每个凹槽内均形成一个用于固定安装中定子座的支撑安装面，四个支撑安装面位于同一个平面，中定子座的端面与四个支撑安装面贴合，将中定子座与外壳连接；

作为本发明的进一步优选，在外壳的侧面开设外壳方孔，在PCB板的中心位置开设PCB板方孔，

第一定子弹性体组件上的第一柔性印制板穿设前定子座上的出线口后焊接在PCB板的焊盘上，第二定子弹性体组件上的第二柔性印制板和第三定子弹性体组件上的第三柔性印制板均穿设外壳方孔、PCB板方孔后焊接在PCB板的焊盘上，第四定子弹性体组件上的第四柔性印制板穿设后定子座上的出线口后焊接在PCB板的焊盘上；PCB板焊盘上焊引出线缆，引出线缆汇聚成一股线缆从PCB板罩壳上的出线口引出，并用线缆固定套压紧；

作为本发明的进一步优选，第一柔性印制板的A相、第二柔性印制板的B相、第三柔性印制板的A相以及第四柔性印制板的B相通过PCB板上的电路连通；

第一柔性印制板的B相、第二柔性印制板的A相、第三柔性印制板的B相以及第四柔性印制板的A相通过PCB板上的电路连通；

第一柔性印制板底面安装的第一热敏电阻的引出线、第二柔性印制板底面安装的第二热敏电阻的引出线、第三柔性印制板底面安装的第三热敏电阻的引出线以及第四柔性印制板底面安装的第四热敏电阻的引出线同时与电机配套的驱动控制器连通。

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、本发明提供的四定转子串联超声电机，四个柔性转子组件全部固定安装在同一根输出轴上，共同输出转速和转矩，结构紧凑，其分步有序的预压力调节方式可使得每组定子弹性体组件和柔性转子组件获得最佳输出性能，四组定子弹性体组件和柔性转子组件的联合工作输出效率得到有效提升；

2、本发明提供的四定转子串联超声电机，四个柔性转子组件与输出轴在周向方向上无游隙，全面维持了超声电机直驱的特性，保证电机在正反切换方向时的输出稳定性和控制精度；

3、本发明提供的四定转子串联超声电机，通过热敏电阻的设置实时获取定子弹性体组件的温度，并可以自动补偿电机的驱动控制频率，防止频飘导致定子弹性体组件共振损坏压电陶瓷片。

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是本发明提供的优选实施例的结构剖视图；

图2是本发明提供的优选实施例的爆炸示意图；

图3是本发明提供的优选实施例的中定子座结构示意图；

图4是本发明提供的优选实施例的输出轴结构示意图；

图5是本发明提供的优选实施例的外壳结构示意图；

图6是本发明提供的优选实施例的PCB板结构示意图；

图7a-图7b是本发明提供的定子弹性体组件上A相、B相和热敏电阻引线定义示意图，其中图7a是定子弹性体组件的正面示意图，图7b是定子弹性体组件的反面示意图；

图8是本发明提供的优选实施例的整机引线示意图。

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。

如背景技术中阐述的，为了提高超声电机的输出功率，现有技术中旋转型行波超声电机是将多个定转子同轴串联实现，但是基于结构排布的限制，目前超声电机无法做到在尺寸以及输出功率、输出转矩之间实现平衡。

因此本申请在满足电机的相关尺寸要求前提下，提升了超声电机的输出转矩以及输出功率。在做具体阐述前，本申请提供的图中包括以下的附图标记：前定子座1，第一轴承2a，第三轴承2b，第一轴承压盖3a，第二轴承压盖3b，第一定子弹性体组件4a，第一定子弹性体4a1，第一压电陶瓷片4a2，第一柔性印制板4a3，第一热敏电阻4a4，第二定子弹性体组件4b，第二定子弹性体4b1，第二压电陶瓷片4b2，第二柔性印制板4b3，第二热敏电阻4b4，第三定子弹性体组件4c，第三定子弹性体4c1，第三压电陶瓷片4c2，第三柔性印制板4c3，第三热敏电阻4c4，第四定子弹性体组件4d，第四定子弹性体4d1，第四压电陶瓷片4d2，第四柔性印制板4d3，第四热敏电阻4d4，第一柔性转子组件5a，第一柔性转子5a1，第一摩擦材料5a2，第一减振橡胶5a3，第二柔性转子组件5b，第二柔性转子5b1，第二摩擦材料5b2，第二减振橡胶5b3，第三柔性转子组件5c，第三柔性转子5c1，第三摩擦材料5c2，第三减振橡胶5c3，第四柔性转子组件5d，第四柔性转子5d1，第四摩擦材料5d2，第四减振橡胶5d3，第一调整垫片6a，第二调整垫片6b，第三调整垫片6c，第四调整垫片6d，第二轴承7，中定子座8，轴承孔801，内侧凸台802，安装螺纹孔803，圆柱面804，耳朵805，避让孔807，输出轴9，左端部901，右端部902，螺纹903，螺纹退刀槽904，锁紧螺母10，外壳11，内圆柱面1101，支撑安装面1102，外壳方孔1103，PCB板安装螺纹孔1104，后定子座12，PCB板13，焊盘一1301A，焊盘二1301H，焊盘三1301L，焊盘四1301B，焊盘五1302A，焊盘六1302H，焊盘七1302L，焊盘八1302B，焊盘九1303A，焊盘十1303H，焊盘十一1303L，焊盘十二1303B，焊盘十三1304A，焊盘十四1304H，焊盘十五1304L，焊盘十六1304B，焊盘十七1305，焊盘十八1306，PCB板方孔1307，PCB板罩壳14，线缆固定套15。

具体的如图1所示，是本申请提供的一种四定转子串联超声电机，包括外壳11，在外壳上同轴布设中定子座8，且中定子座位于外壳中心位置， 中定子座中心开设同心的内圆柱孔，在内圆柱孔内安装第二轴承7，输出轴9穿设第二轴承，并通过锁紧螺母10将输出轴固定在第二轴承内圈； 在中定子座的两个端面分别设置与中定子座同心的内侧凸台802，每个内侧凸台的端面同轴布设定子弹性体组件，定子弹性体组件的背部贴合内侧凸台的端面；所述的输出轴上设置法兰盘，中定子座通过第二轴承套设在法兰盘中间的轴颈处，法兰盘的每个端面均同轴布设两个柔性转子组件，且每个端面的两个柔性转子组件背部相邻；

在外壳11沿着输出轴轴向的两端分别安装前定子座1、后定子座12，在前定子座的一个端面设置同心的内侧凸台，同样的，在后定子座的一个端面设置同心的内侧凸台，前定子座以及后定子座设置内侧凸台的端面朝向中定子座，前定子座的内侧凸台表面、后定子座的内侧凸台表面分别同轴布设定子弹性体组件；外壳平行于输出轴的一侧壁贴合安装PCB板13，PCB板表面罩设PCB板罩壳14，PCB板罩壳靠近侧边的位置开设出线孔，PCB板罩壳出线孔处安装线缆固定套15；

这里对定子弹性体组件以及柔性转子组件的顶部以及背部做了一个定义，即靠近中定子座8、前定子座1以及后定子座12的部分为背部，具体的，所述定子弹性体组件包括由顶部至背部方向顺次叠设的定子弹性体、压电陶瓷片以及柔性印制板，在柔性印制板的底面安装热敏电阻；所述柔性转子组件包括由顶部至背部方向顺次设置的摩擦材料、柔性转子以及减振橡胶。

图3所示，所述中定子座的中心开设的内圆柱孔为贯穿的同心轴承孔801，轴承孔用于安装第二轴承，沿着轴承孔的圆周向外部凸起形成内侧凸台，在内侧凸台的端面开设用于固定安装定子弹性体组件的安装螺纹孔803；中定子座外沿均匀开设四个同心的圆柱面804和四个用于固定安装的耳朵805。

图3所示，中定子座上开设避让孔807，所述的避让孔位于中定子座上低于内侧凸台的平面上，且避让孔用于避让安装在柔性印制板底面的热敏电阻。

图5所示，所述外壳11为中空的方形结构，中心处的中空的内圆柱面1101与中定子座外沿上的圆柱面804匹配.

所述第二轴承7嵌入中定子座内圆柱孔801时，第二轴承7的端面与相邻内侧凸台802的端面齐平。

本申请中一共是涉及四个定子弹性体组件以及四个柔性转子组件的排布，因此为了方便描述，这里对四个定子弹性体组件进行定义，分别为第一定子弹性体组件4a（那么在第一定子弹性体组件里包含第一定子弹性体4a1、第一压电陶瓷片4a2以及第一柔性印制板4a3）、第二定子弹性体组件4b（那么在第二定子弹性体组件里包含第二定子弹性体4b1、第二压电陶瓷片4b2以及第二柔性印制板4b3）、第三定子弹性体组件4c（那么在第三定子弹性体组件里包含第三定子弹性体4c1、第三压电陶瓷片4c2以及第三柔性印制板4c3）以及第四弹性体组件（那么在第四定子弹性体组件里包含第四定子弹性体4d1、第四压电陶瓷片4d2以及第四柔性印制板4d3），四个柔性转子组件分别定义为第一柔性转子组件5a（那么在第一柔性转子组件里包含第一摩擦材料5a2、第一柔性转子5a1以及第一减振橡胶5a3）、第二柔性转子组件5b（那么在第二柔性转子组件里包含第二摩擦材料5b2、第二柔性转子5b1以及第二减振橡胶5b3）、第三柔性转子组件5c（那么在第三柔性转子组件里包含第三摩擦材料5c2、第三柔性转子5c1以及第三减振橡胶5c3）以及第四柔性转子组件5d（那么在第四柔性转子组件里包含第四摩擦材料5d2、第四柔性转子5d1以及第四减振橡胶5d3）。

在中定子座8的两个内侧凸台802端面分别同轴布设第二定子弹性体组件4b、第三定子弹性体组件4c，且第二定子弹性体组件4b以及第三定子弹性体组件4c的齿面朝向中定子座8相反方向。

输出轴9上法兰盘的两个端面直径不相同，其中一个端面的直径大于另一个端面的直径，图4所示，定义大直径的法兰盘端部为右端部902，另一个法兰盘端部为左端部901，在左端部的圆周部分开设螺纹903，靠近螺纹的部分还设有螺纹退刀槽904；输出轴的两个端面上均开设安装柔性转子组件的螺纹孔；

在输出轴9法兰盘的右端部902由法兰盘至相邻输出轴端部方向同轴布设第一柔性转子组件5a和第二柔性转子组件5b，第一柔性转子组件5a的背部贴合第二柔性转子组件5b的背部设置，且第二柔性转子组件5b与法兰盘右端部902之间布设第二调整垫片6b，第一柔性转子组件与第二柔性转子组件之间布设第一调整垫片6a；在输出轴法兰盘的左端部901由法兰盘至相邻输出轴端部方向同轴布设第三柔性转子组件5c和第四柔性转子组件5d，第三柔性转子组件5c的背部贴合第四柔性转子组件5d的背部设置，且第三柔性转子组件5c与法兰盘左端部901之间布设第三调整垫片6c，第三柔性转子组件5c和第四柔性转子组件5d之间布设第四调整垫片6d。

外壳11的两端分别同轴套设前定子座1、后定子座12，其中前定子座1位于输出轴9法兰盘右端，后定子座12位于输出轴9法兰盘左端；前定子座1与输出轴9之间布设第一轴承2a，在前定子座1设置内侧凸台的端面同轴布设第一轴承压盖3a和第一定子弹性体组件4a；后定子座12与输出轴9之间布设第三轴承2b，在后定子座12设置内侧凸台的端面同轴布设第二轴承压盖3b和第四定子弹性体组件4d。

第一柔性转子组件5a、第二柔性转子组件5b布设在第一弹性体组件4a与第二弹性体组件4b之间，第一柔性转子组件5a的摩擦材料5a2压设在第一定子弹性体组件4a的定子弹性体4a1齿面上，第二柔性转子组件5b的摩擦材料5b2压设在第二定子弹性体组件4b的定子弹性体4b1齿面上；第三柔性转子组件5c、第四柔性转子组件5d布设在第三弹性体组件4c与第四弹性体组件4d之间，第三柔性转子组件5c的摩擦材料5c2压设在第三定子弹性体组件4c的定子弹性体4c1齿面上，第四柔性转子组件5d的摩擦材料5d2压设在第四弹性体组件4d的定子弹性体4d1齿面上。

在本申请中，为了获得适合定转子组件工作的预压力，所述的第一调整垫片、第二调整垫片、第三调整垫片以及第四调整垫片的厚度均可以调整，其分步有序的预压力调节方式可使得每组定子弹性体组件和柔性转子组件获得最佳输出性能，四组定子弹性体组件和柔性转子组件的联合工作输出效率得到有效提升。具体的是，第一柔性转子组件压设在第一定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第一调整垫片的厚度实现；第二柔性转子组件压设在第二定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第二调整垫片的厚度实现；第三柔性转子组件压设在第三定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第三调整垫片的厚度实现；第四柔性转子组件压设在第四定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第四调整垫片的厚度实现。当然这里的调整其实也是相互之间存在约束关系的，以图1视角为例，因为安装顺序的关系，优选的调试装配电机的顺序为，首先调试装配第二柔性转子组件和第二定子弹性体组件，然后调试装配第一柔性转子组件和第一定子弹性体组件，其次调试装配第三柔性转子组件和第三定子弹性体组件，再次调试装配第四柔性转子组件和第四定子弹性体组件；或者，首先调试装配第三柔性转子组件和第三定子弹性体组件，其次调试装配第四柔性转子组件和第四定子弹性体组件；再次调试装配第二柔性转子组件和第二定子弹性体组件，最后调试装配第一柔性转子组件和第一定子弹性体组件。

以第一种装配方式为例，第一调整垫片先行安装，那么其依据相关预压力的设置进行厚度先行选择，在满足第一柔性转子组件和第二定子弹性体组件之间的预压力后，可以对第二调整垫片的厚度进行适当的调整选择。

图3结合图5，外壳11的其中一个开口端面上的四个角位置处分别开设与中定子座8上四个耳朵805相匹配的凹槽，在每个凹槽内均形成一个用于固定安装中定子座8的支撑安装面1102，四个支撑安装面位于同一个平面，中定子座8的端面与四个支撑安装面1102贴合，将中定子座8与外壳11连接。

安装面1102在一个平面上，用于固定安装中定子座8，将中定子座8与外壳11连接。

在外壳11的侧面开设外壳方孔1103，在开设外壳方孔1103的一侧还开设四个PCB板安装螺纹孔1104，四个PCB板安装螺纹孔1104围绕外壳方孔1103布设，用于将PCB板13固定在外壳11侧壁。PCB板13的结构如图6所示，在PCB板13的中心位置开设PCB板方孔1307，PCB板13的表面布设有焊盘一1301A，焊盘二1301H，焊盘三1301L，焊盘四1301B，焊盘五1302A，焊盘六1302H，焊盘七1302L，焊盘八1302B，焊盘九1303A，焊盘十1303H，焊盘十一1303L，焊盘十二1303B，焊盘十三1304A，焊盘十四1304H，焊盘十五1304L，焊盘十六1304B，焊盘十七1305，焊盘十八1306 ，需要说明的是，这里的焊盘一1301A、焊盘八1302B、焊盘九1303A、焊盘十六1304B互相连通，焊盘四1301B、焊盘五1302A、焊盘十二1303B、焊盘十三1304A互相连通，焊盘十七1305、焊盘十八1306通过PCB板13背面电路和过孔互相连通。

第一定子弹性体组件4a上的第一柔性印制板4a3穿设前定子座1上的出线口后焊接在PCB板13的焊盘上，第二定子弹性体组件4b上的第二柔性印制板4b3和第三定子弹性体组件4c上的第三柔性印制板4c3均穿设外壳方孔1103、PCB板方孔1307后焊接在PCB板13的焊盘上，第四定子弹性体组件4d上的第四柔性印制板4d3穿设后定子座12上的出线口后焊接在PCB板13的焊盘上；PCB板13焊盘上焊引出线缆，引出线缆汇聚成一股线缆从PCB板罩壳14上的出线口引出，并用线缆固定套15压紧。

为了方便后续对定子弹性体组件柔性印制板的焊接和整机最终引出线的描述，从定子弹性体组件正面来看，以图7a视角定义柔性印制板上焊盘从左至右依次为A相、热敏电阻TEMPH、热敏电阻TEMPL以及B相，从定子弹性体组件反面来看，以图7b视角定义柔性印制板上焊盘从左至右依次为B相、热敏电阻TEMPL、热敏电阻TEMPH以及A相。

图8是整机的引线示意图，当第一定子弹性体组件4a上的第一柔性印制板4a3穿设前定子座1上的出线口后焊接在PCB板13的焊盘上时，第一柔性印制板4a3的A相、TEMPH-1、TEMPL-1、B相与PCB板13上的焊盘一1301A、焊盘二1301H、焊盘三1301L、焊盘四1301B一一对应；第二定子弹性体组件4b上的第二柔性印制板4b3和第三定子弹性体组件4c上的第三柔性印制板4c3经外壳11侧面外壳方孔1103和PCB板13上的PCB板方孔1307引出后焊接在PCB板13上，第二柔性印制板4b3上的A相、TEMPH-2、TEMPL-2、B相与PCB板13上的焊盘五1302A、焊盘六1302H、焊盘七1302L、焊盘八1302B一一对应，第三柔性印制板4c3上的A相、TEMPH-3、TEMPL-3、B相与PCB板13上的焊盘九1303A、焊盘十1303H、焊盘十一1303L、焊盘十二1303B一一对应；第四定子弹性体组件4d上的第四柔性印制板4d3经后定子座12上的出线口引出后焊接在PCB板13上，第四柔性印制板4d3上的A相、TEMPH-4、TEMPL-4、B相与PCB板13上的焊盘焊盘十三1304A、焊盘十四1304H、焊盘十五1304L、焊盘十六1304B一一对应；然后从PCB板13焊盘上焊引出线缆，引出线缆汇聚成一股线缆从PCB板罩壳14上的出线口引出，并用线缆固定套15压紧。

最后为了实现四组定子弹性体组件协同工作，共同输出转矩和转速，第一柔性印制板4a3的A相、第二柔性印制板4b3的B相、第三柔性印制板4c3的A相以及第四柔性印制板4d3的B相通过PCB板上的电路连通，同时输入的电激励信号为SIN（ωt）；第一柔性印制板4a3的B相、第二柔性印制板4b3的A相、第三柔性印制板4c3的B相以及第四柔性印制板4d3的A相通过PCB板上的电路连通，同时输入的电激励信号为COS（ωt）。第一柔性印制板4a3底面安装的第一热敏电阻4a4的引出线TEMPH-1和TEMPL-1、第二柔性印制板4b3底面安装的第二热敏电阻4b4的引出线TEMPH-2和TEMPL-2、第三柔性印制板4c3底面安装的第三热敏电阻4c4的引出线TEMPH-3和TEMPL-3以及第四柔性印制板4d3底面安装的第四热敏电阻4d4的引出线TEMPH-4和TEMPL-4互相独立，互相不导通，但这些引出线同时与电机配套的驱动控制器连通，即驱动控制器通过四个热敏电阻（4a4、4b4、4c4和4d4）实时采集到相对应的第一定子弹性体组件4a、第二定子弹性体组件4b、第三定子弹性体组件4c以及第四定子弹性体组件4d上的温度，经过驱动控制器内部算法求取温度平均值作为电机内部所有定子弹性体组件的温度，并根据温度-频率曲线对应关系自动补偿电机的驱动控制频率，防止频飘导致定子弹性体组件共振损坏压电陶瓷片。

这里需要强调的是，电机配套的驱动控制器也可以选择四个热敏电阻实时采集到的最高温度作为电机内部所有定子弹性体组件的温度，然后根据温度-频率曲线对应关系自动补偿电机的驱动控制频率，防止频飘导致定子弹性体组件共振损坏压电陶瓷片。

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)

1.一种四定转子串联超声电机，包括外壳，在外壳上同轴布设中定子座，且中定子座位于外壳中心位置，在其特征在于：

中定子座中心开设同心的内圆柱孔，在内圆柱孔内安装第二轴承，输出轴穿设第二轴承，并通过锁紧螺母将输出轴固定在第二轴承内圈；

在中定子座的两个端面分别设置与中定子座同心的内侧凸台，每个内侧凸台的端面同轴布设定子弹性体组件，定子弹性体组件的背部贴合内侧凸台的端面；

所述的输出轴上设置法兰盘，中定子座通过第二轴承套设在法兰盘中间的轴颈处，法兰盘的每个端面均同轴布设两个柔性转子组件，且每个端面的两个柔性转子组件背部相邻；

在外壳沿着输出轴轴向的两端分别安装前定子座、后定子座，在前定子座的一个端面设置同心的内侧凸台，同样的，在后定子座的一个端面设置同心的内侧凸台，前定子座以及后定子座设置内侧凸台的端面朝向中定子座，前定子座的内侧凸台表面、后定子座的内侧凸台表面分别同轴布设定子弹性体组件；

外壳平行于输出轴的一侧壁贴合安装PCB板，PCB板表面罩设PCB板罩壳，所述PCB板罩壳靠近侧边的位置开设出线孔，PCB板罩壳出线孔处安装线缆固定套；

所述定子弹性体组件包括由顶部至背部方向顺次叠设的定子弹性体、压电陶瓷片以及柔性印制板，在柔性印制板的底面安装热敏电阻；

所述柔性转子组件包括由顶部至背部方向顺次设置的摩擦材料、柔性转子以及减振橡胶。

2.根据权利要求1所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：所述中定子座的中心开设的内圆柱孔为贯穿的同心轴承孔，轴承孔用于安装第二轴承，沿着轴承孔的圆周向外部凸起形成内侧凸台，在内侧凸台的端面开设用于固定安装定子弹性体组件的安装螺纹孔；

中定子座外沿均匀开设四个同心的圆柱面和四个用于固定安装的耳朵；

中定子座上开设避让孔，所述的避让孔位于中定子座上低于内侧凸台的平面上，且避让孔用于避让安装在柔性印制板底面的热敏电阻；

所述外壳为中空的方形结构，中心处的中空的内圆柱面与中定子座外沿上的圆柱面匹配。

3.根据权利要求2所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：所述第二轴承嵌入中定子座内圆柱孔时，第二轴承的端面与相邻中定子座内侧凸台的端面齐平；

在中定子座的两个内侧凸台端面分别同轴布设第二定子弹性体组件、第三定子弹性体组件，且第二定子弹性体组件以及第三定子弹性体组件的齿面朝向中定子座相反方向。

4.根据权利要求3所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：输出轴上法兰盘的两个端面直径不相同，其中一个端面的直径大于另一个端面的直径，定义大直径的法兰盘端部为右端部，另一个法兰盘端部为左端部，在左端部的圆周部分开设螺纹；

输出轴法兰盘的两个端面上均开设安装柔性转子组件的螺纹孔；

在输出轴法兰盘的右端部由法兰盘至相邻输出轴端部方向同轴布设第一柔性转子组件和第二柔性转子组件，第一柔性转子组件的背部贴合第二柔性转子组件的背部设置，且第二柔性转子组件与法兰盘右端部之间布设第二调整垫片，第一柔性转子组件与第二柔性转子组件之间布设第一调整垫片；

在输出轴法兰盘的左端部由法兰盘至相邻输出轴端部方向同轴布设第三柔性转子组件和第四柔性转子组件，第三柔性转子组件的背部贴合第四柔性转子组件的背部设置，且第三柔性转子组件与法兰盘左端部之间布设第三调整垫片，第三柔性转子组件和第四柔性转子组件之间布设第四调整垫片。

5.根据权利要求4所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：外壳的两端分别同轴套设前定子座、后定子座，其中前定子座位于输出轴法兰盘右端，后定子座位于输出轴法兰盘左端；

前定子座与输出轴之间布设第一轴承，在前定子座设置内侧凸台的端面同轴布设第一轴承压盖和第一定子弹性体组件；

后定子座与输出轴之间布设第三轴承，在后定子座设置内侧凸台的端面同轴布设第二轴承压盖和第四定子弹性体组件。

6.根据权利要求5所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：第一柔性转子组件、第二柔性转子组件布设在第一定子弹性体组件与第二定子弹性体组件之间，第一柔性转子组件的摩擦材料压设在第一定子弹性体组件的定子弹性体齿面上，第二柔性转子组件的摩擦材料压设在第二定子弹性体组件的定子弹性体齿面上；

第三柔性转子组件、第四柔性转子组件布设在第三定子弹性体组件与第四定子弹性体组件之间，第三柔性转子组件的摩擦材料压设在第三定子弹性体组件的定子弹性体齿面上，第四柔性转子组件的摩擦材料压设在第四定子弹性体组件的定子弹性体齿面上。

7.根据权利要求6所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：第一柔性转子组件压设在第一定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第一调整垫片的厚度实现；第二柔性转子组件压设在第二定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第二调整垫片的厚度实现；第三柔性转子组件压设在第三定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第三调整垫片的厚度实现；第四柔性转子组件压设在第四定子弹性体组件上的预压力大小通过调整第四调整垫片的厚度实现。

8.根据权利要求2所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：外壳的其中一个开口端面上的四个角位置处分别开设与中定子座上四个耳朵相匹配的凹槽，在每个凹槽内均形成一个用于固定安装中定子座的支撑安装面，四个支撑安装面位于同一个平面，中定子座的端面与四个支撑安装面贴合，将中定子座与外壳连接。

9.根据权利要求7所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：在外壳的侧面开设外壳方孔，在PCB板的中心位置开设PCB板方孔，

第一定子弹性体组件上的第一柔性印制板穿设前定子座上的出线口后焊接在PCB板的焊盘上，第二定子弹性体组件上的第二柔性印制板和第三定子弹性体组件上的第三柔性印制板均穿设外壳方孔、PCB板方孔后焊接在PCB板的焊盘上，第四定子弹性体组件上的第四柔性印制板穿设后定子座上的出线口后焊接在PCB板的焊盘上；PCB板焊盘上焊引出线缆，引出线缆汇聚成一股线缆从PCB板罩壳上的出线口引出，并用线缆固定套压紧。

10.根据权利要求9所述的四定转子串联超声电机，其特征在于：第一柔性印制板的A相、第二柔性印制板的B相、第三柔性印制板的A相以及第四柔性印制板的B相通过PCB板上的电路连通；

第一柔性印制板的B相、第二柔性印制板的A相、第三柔性印制板的B相以及第四柔性印制板的A相通过PCB板上的电路连通；

第一柔性印制板底面安装的第一热敏电阻的引出线、第二柔性印制板底面安装的第二热敏电阻的引出线、第三柔性印制板底面安装的第三热敏电阻的引出线以及第四柔性印制板底面安装的第四热敏电阻的引出线同时与电机配套的驱动控制器连通。

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