CN207117503U

CN207117503U - 转子和转轴一体化的超声电机

Info

Publication number: CN207117503U
Application number: CN201720523331.2U
Authority: CN
Inventors: 韩雪; 蔡毅; 苏国兵; 段志浩; 申鹏飞
Original assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Current assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2018-03-16
Anticipated expiration: 2027-05-12

Abstract

本实用新型提供了一种转子和转轴一体化的超声电机，主要包括外壳和底座，外壳包括锁紧螺母、加压弹簧、转子轴和定子，底座包括转子轴、轴承和轴承盖。用螺钉将轴承盖与底座连接，再用螺钉和螺母将底座与外壳连接。定子上设置有压电陶瓷，定子与压电陶瓷黏结在一起，在压电陶瓷逆压电效应下将电能转换为定子的高频微振动。转子轴上设置有摩擦片，锁紧螺母和加压弹簧在转子轴上表面施加一定的压力，转子轴上腹板的锥形结构发生变形，使定子与摩擦片及转子轴始终保持接触，通过定子与摩擦片之间的摩擦作用把定子的高频微振动转换为转子轴单方向的宏观运动，从而输出功率，驱动负载。

Description

转子和转轴一体化的超声电机

技术领域：

本实用新型涉及微特电机技术领域，具体涉及一种转子和转轴一体化的超声电机。

背景技术：

超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的一种电机，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。超声电机与传统电机相比，具有结构简单、小型轻量、响应速度快、噪声低、低速大转矩、控制特点好、断电自锁、不受磁场干扰、运动准确等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点。首先由于质量轻，低速且大转矩从而不需要附加齿轮等变速结构，避免了使用齿轮变速而产生的震动、冲击与噪声、低效率、难控制等一系列问题；其次它突破了传统电机的概念，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应、超声振动和摩擦耦合来转换能量，从而实现了安静、污染小，定位精度高，不受电磁干扰等优点。

现有超声电机定子、转子间的预压力一般由转子或弹簧的变形施加，由弹簧施加预压力的方式转子腹板一般都很厚，在预压力作用下几乎不发生变形，超声电机工作时定子、转子接触方式为点接触，接触面积小，接触面径向滑移量大，输出力矩、转速小且稳定性差；由转子变形施加预压力的方式转子腹板一般做的很薄，超声电机工作时腹板能很好的贴合在定子表面，大大提高了定子、转子间的接触面积，超声电机输出性能得到很大的提高。但由于现有柔性转子腹板一般设计的很薄且等厚，转子的强度、刚度降低，抗冲击能力、抗疲劳特性较小，使用寿命不高，限制了超声电机的应用范围。并且现有超声电机的转子和转轴分体加工，它们之间通过螺钉或键联结，这势必导致转子与转轴装配带来的不对称，从而影响电机的输出性能和寿命。本实用新型避免了上述缺陷，具有结构简单，可靠性高，使用性能好等优点。

发明内容：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种转子和转轴一体成型的超声电机，从而提高超声电机的性能和寿命。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转子和转轴一体化的超声电机，包括底座以及与底座固定连接的外壳，在外壳内设置有锁紧螺母、加压弹簧、转子轴和定子，底座内设置有转子轴、轴承和轴承盖。轴承盖通过螺钉与底座连接，轴承固定在转子轴外圆上，起到支撑转子轴，减小运动过程中的摩擦力，并保证其回转精度的作用。再用螺钉和螺母将底座与外壳连接。定子固定在底座上，并在定子上设置有压电陶瓷，在压电陶瓷逆压电效应下将电能转换为定子的高频微振动。在定子的上方依次固定转子轴、加压弹簧和锁紧螺母。转子轴由转子和转轴两部分组成，且转轴部分伸出底座，底座与转子轴之间依次安装有轴承、轴承盖。转子轴上的腹板为锥形结构，转子轴受力均匀。转子轴上设置有摩擦片，且在所述的转子轴上设置有调节定子和转子端面之间预压力的加压弹簧，在加压弹簧上设置有锁紧螺母。锁紧螺母和加压弹簧在转子轴上表面施加一定的压力，转子轴上腹板的锥形结构发生变形，使定子与摩擦片及转子轴始终保持接触，通过定子与摩擦片之间的摩擦作用把定子的高频微振动转换为转子轴单方向的宏观运动，从而输出功率，驱动负载。

本实用新型与原有的技术相比，所具有的优点：

1、上述转子轴上设置加压弹簧和锁紧螺母，从而实现预压力可调。

2、上述转子轴上的腹板为锥形结构，使转子轴受力均匀。

3、上述定子的基板上有一圈沟槽，超声电机工作时，起到隔振的作用。

4、传统超声电机的转子和转轴分别是两个零件，不管用什么方式对它们进行固联，都会影响超声电机的性能和寿命。转子和转轴一体化设计可以避免上述问题。

本实用新型的有益效果是：通过压电陶瓷的逆压电效应，将电能转换为定子的高频微振动，再通过定子与摩擦片之间的摩擦作用把定子的高频微振动转换为转子轴单方向的宏观运动，从而输出功率，驱动负载，转子和转轴一体成型，有效提高超声电机的性能和寿命。

附图说明：

图1是转子和转轴一体化的超声电机整体结构示意图

图2是转子和转轴一体化的超声电机定子结构示意图

图3是转子和转轴一体化的超声电机转子轴结构示意图

以上附图中：1、锁紧螺母；2、加压弹簧；3、外壳；4、摩擦片；5、螺钉I；6、螺母； 7、压电陶瓷；8、底座；9、螺钉II；10、轴承；11、轴承盖；12、定子；13、转子轴。

具体实施方式：

如图1、2、3所示，本实用新型主要包括外壳3和底座8，外壳3包括锁紧螺母1、加压弹簧2、转子轴13和定子12，底座8包括转子轴13、轴承10和轴承盖11。用螺钉II9将轴承盖11与底座8连接，轴承10固定在转子轴13外圆上，起到支撑转子轴13，减小运动过程中的摩擦力，并保证其回转精度的作用，再用螺钉I5和螺母6将底座8与外壳3连接。定子12固定在底座8上，并在定子12上设置有压电陶瓷7，定子12与压电陶瓷7黏结在一起，在压电陶瓷7逆压电效应下将电能转换为定子12的高频微振动。在定子12的上方依次固定转子轴13、加压弹簧2和锁紧螺母1。转子轴13由转子和转轴两部分组成，且转轴部分伸出底座8，底座8与转子轴13之间依次安装有轴承10、轴承盖11。转子轴13上的腹板为锥形结构，转子轴13受力均匀。转子轴13上设置有摩擦片4，且在所述的转子轴13上设置有调节定子12和转子端面之间预压力的加压弹簧2，在加压弹簧2上设置有锁紧螺母1。锁紧螺母1和加压弹簧2在转子轴13上表面施加一定的压力，转子轴13上腹板的锥形结构无突变且柔性特性不变，在预压力作用下定子12与转子轴13接触面积大，压力分布均匀，定子12 与转子轴13接触面能实现很好的贴合，径向滑移量小，使定子12与摩擦片4及转子轴13始终保持接触。通过定子12与摩擦片4之间的摩擦作用把定子12的高频微振动转换为转子轴 13单方向的宏观运动。定子12的基板上有一圈沟槽，超声电机工作时，起到隔振的作用。本实用新型结构简单，预压力依靠转子轴13腹板锥形结构和加压弹簧2变形施加，定子12、转子轴13之间的预压力随超声电机工作时的振动随时调节，避免转子轴13变形过大而导致薄弱环节破坏的情况发生，压力分布均匀，结构无突变，可靠性强，提高了超声电机的使用寿命，适用范围广。

上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种转子和转轴一体化的超声电机，包括底座以及与底座固定连接的外壳，在外壳内设置有锁紧螺母、加压弹簧、转子轴和定子，其特征在于；所述的定子固定在底座上，在定子上设置有压电陶瓷，转子轴由转子和转轴两部分组成，且转轴部分伸出底座，转子轴上设置有摩擦片，底座与转子轴之间依次安装有轴承、轴承盖，转子轴上的腹板为锥形结构。

2.根据权利要求1所述的一种转子和转轴一体化的超声电机，其特征在于：在所述的转子轴上设置有调节定子和转子端面之间预压力的加压弹簧，在加压弹簧上设置有锁紧螺母。

3.根据权利要求1或2所述的一种转子和转轴一体化的超声电机，其特征在于：所述的转子轴上的腹板为锥形结构，转子轴受力均匀。