CN206323313U - 一种可双向旋转的单相超声波电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可双向旋转的单相超声波电机，包括底座、压电陶瓷、金属弹性体和转子，所述底座的一端设置有底座凹槽，所述转子通过转轴设置在所述底座凹槽内，所述底座的另一端设置有固定座，所述金属弹性体设置有可放置压电陶瓷的中空部，所述金属弹性体的一端通过弹簧与固定座相连且另一端与转子接触。优选，所述弹簧为金属弹性体与转子之间的接触部位提供预压力，弹簧通过金属垫片和螺母固定在固定座上。超声波电机整体结构简单，只需要单相交流电驱动，通过选择适当的电源频率，可以实现电机的正向旋转或反向旋转，并且正、反向旋转的性能可达到基本相同。

Description

一种可双向旋转的单相超声波电机

技术领域

本实用新型涉及一种可双向旋转的单相超声波电机。

背景技术

超声波电机采用了与传统电磁电机完全不同的驱动原理，不需要使用线圈，利用压电陶瓷的逆压电效应激发金属弹性体的超声振动，并通过摩擦耦合输出驱动力，实现旋转或直线运动。因此，超声波电机相比电磁电机具有动态响应快、低速大转矩、断电自锁、电磁兼容性好等优点，在非连续运动领域、精密控制领域、智能机器人等场合具有广阔的应用前景。

为了实现超声波电机的双向运行，一般需要相位互差一定角度的两相或两相以上的电源供电，通过改变相位的超前和滞后关系，改变电机的运行方向。而一般由单相电源供电的超声波电机，结构相对简单，对电源的要求也简单，只要提供单相高频交流电即可，但大多数单相超声波电机只能实现单方向运行，在需要改变运行方向的场合难以应用。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种可双向旋转的单相超声波电机，结构简单，仅需单相电源供电、通过改变电源频率可实现正反转变换。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种可双向旋转的单相超声波电机，包括底座、压电陶瓷、金属弹性体和转子，所述底座的一端设置有底座凹槽，所述转子通过转轴设置在所述底座凹槽内，所述底座的另一端设置有固定座，所述金属弹性体设置有可放置压电陶瓷的中空部，所述金属弹性体的一端通过弹簧与固定座相连且另一端与转子接触。

优选，所述弹簧为金属弹性体与转子之间的接触部位提供预压力，弹簧通过金属垫片和螺母固定在固定座上。

优选，所述转子的两侧中心部分向外侧凸出。

优选，所述底座和固定座是一体成型结构，所述底座凹槽两侧对称设置有缺口，所述转轴放置在所述缺口内。

优选，所述压电陶瓷为长方体结构并置于所述金属弹性体中空部的内侧。

优选，所述金属弹性体与所述转子接触的部位设置有与转子外圆表面弧度一致的圆弧凹槽。

优选，所述金属弹性体与所述转子接触点切线方向的安装夹角为50°。

本实用新型的有益效果是：

超声波电机整体结构简单，只需要单相交流电驱动，通过选择适当的电源频率，可以实现电机的正向旋转或反向旋转，并且正、反向旋转的性能可达到基本相同。

附图说明

图1是本实用新型一种可双向旋转的单相超声波电机的结构示意图；

图2是本实用新型金属弹性体的结构示意图；

图3是本实用新型金属弹性体与转子安装夹角及转子正反转方向示意图；

附图的标记含义如下：

1：压电陶瓷；2：金属弹性体；3：转子；4：底座；5：转轴；6：弹簧；7：金属垫片；8：螺母；9：底座凹槽；10：缺口；11：固定座；12：中空部；13：圆弧凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，一种可双向旋转的单相超声波电机，包括底座4、压电陶瓷1、金属弹性体2和转子3，底座4的一端（图1中的右下端）设置有底座凹槽9，转子3通过转轴5设置在底座凹槽9内，底座凹槽9两侧对称设置有缺口10，转轴5放置在缺口10内，保证转子3沿着中心只转动而不移动。底座4的另一端（图1中的左上端）设置有固定座11，底座4和固定座11是一体成型结构。

金属弹性体2设置有可放置压电陶瓷1的中空部12，压电陶瓷1为长方体结构并通过胶粘的方式置于金属弹性体2中空部12的内侧下半部，金属弹性体2的一端通过弹簧6与固定座11相连且另一端与转子3接触。

弹簧6为金属弹性体2与转子3之间的接触部位提供预压力，弹簧6的一端穿过金属弹性体2顶部的通孔，另一端通过金属垫片7和螺母8固定在固定座11上，从而使金属弹性体2通过弹簧6与固定座11固定，弹簧6既起到了支撑金属弹性体2的作用，又不影响金属弹性体2的振动。

转轴5穿过转子3中间的通孔，转轴5与转子3之间为紧配合方式，底座凹槽9两侧对称设置有缺口10，图1中，缺口10的形状为方形，转轴5放置在缺口10内，缺口10的宽度略大于转轴5的直径，以保证转轴5在缺口10内能够自由转动，转子3的两侧中心部分均对称向外侧凸出，转子3中心凸出的部位卡在底座凹槽9内侧边缘，并与底座凹槽9内侧边缘保持一定缝隙，既使得转子3的旋转运动不受影响，又使得转子3的左右平移运动受到限制。

金属弹性体2与转子3接触，弹簧6为接触部位提供预压力，电机通电后，由金属弹性体2通过接触摩擦给转子3提供驱动力。如图2所示，金属弹性体2与转子3接触的部位设置有与转子3外圆表面弧度一致的圆弧凹槽13，以增大金属弹性体2与转子3之间的接触面积，减少摩擦磨损。

如图3所示，金属弹性体2与转子3接触点切线方向的安装夹角为50°，以保证电机正、反转性能基本一致。减小安装夹角，可增大电机反向旋转的转矩而减小正向旋转的转矩，增大安装夹角，则减小电机反向旋转的转矩而增大正向旋转的转矩。

在压电陶瓷1的上下表面施加设定幅值、频率为73kHz~84kHz范围内的单相交流电时，转子3作正向旋转运动，当电源的频率在79kHz左右时，转子3可达到最大的正向旋转转速；在压电陶瓷的上下表面施加设定幅值、频率为91kHz~108kHz范围内的单相交流电时，转子3作反向旋转运动，当电源的频率在97kHz左右时，转子3可达到最大的反向旋转转速。

超声波电机整体结构简单，只需要单相交流电驱动，通过选择适当的电源频率，可以实现电机的正向旋转或反向旋转，并且正、反向旋转的性能可达到基本相同。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种可双向旋转的单相超声波电机，包括底座（4）、压电陶瓷（1）、金属弹性体（2）和转子（3），其特征在于，所述底座（4）的一端设置有底座凹槽（9），所述转子（3）通过转轴（5）设置在所述底座凹槽（9）内，所述底座（4）的另一端设置有固定座（11），所述金属弹性体（2）设置有可放置压电陶瓷（1）的中空部（12），所述金属弹性体（2）的一端通过弹簧（6）与固定座（11）相连且另一端与转子（3）接触。

2.根据权利要求1所述的一种可双向旋转的单相超声波电机，其特征在于，所述弹簧（6）为金属弹性体（2）与转子（3）之间的接触部位提供预压力，弹簧（6）通过金属垫片（7）和螺母（8）固定在固定座（11）上。

3.根据权利要求1所述的一种可双向旋转的单相超声波电机，其特征在于，所述转子（3）的两侧中心部分向外侧凸出。

4.根据权利要求3所述的一种可双向旋转的单相超声波电机，其特征在于，所述底座（4）和固定座（11）是一体成型结构，所述底座凹槽（9）两侧对称设置有缺口（10），所述转轴（5）放置在所述缺口（10）内。

5.根据权利要求1所述的一种可双向旋转的单相超声波电机，其特征在于，所述压电陶瓷（1）为长方体结构并置于所述金属弹性体（2）中空部（12）的内侧。

6.根据权利要求5所述的一种可双向旋转的单相超声波电机，其特征在于，所述金属弹性体（2）与所述转子（3）接触的部位设置有与转子（3）外圆表面弧度一致的圆弧凹槽（13）。

7.根据权利要求5所述的一种可双向旋转的单相超声波电机，其特征在于，所述金属弹性体（2）与所述转子（3）接触点切线方向的安装夹角为50°。