CN207926464U - 用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，涉及一种超声波电机测量设备,包括至少2个拉杆式位移传感器，超声波电机顶盖设置至少2个固定槽；所述固定槽设置在转动环中心环线的正上方，相邻固定槽圆心之间的弧长为1/15‑1/10个中心圆环，所述拉杆式位移传感器的拉杆穿过固定槽与转动环接触；所述摩擦环的侧面还设置有水冷环，其内表面与摩擦环间隙配合；还包括支撑环，所述支撑环上部分为对称设置的支撑装置，下部分为斜楔结构。本实用新型能够有效利用检测参数获取超声波电机的运行状态；避免摩擦热累积导致的超声波电机寿命缩短、部件损坏等问题；具有操作简便，实用性强等特点。

Description

用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构

技术领域

本实用新型涉及一种超声波电机降温及测量设备，具体涉及用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构。

背景技术

随着超声波电机的发展，由于超声波电机运行噪声很低，因此适合于办公场所、医院、宾馆、剧院、图书馆等对噪声低有特别要求的场合，如某些地方将超声波电机作为窗子上的窗帘机的驱动元件。超声波电机在核磁共振装置中也有较多的应用，这是因为由于电机对外界磁场不敏感，在有磁场干扰时仍能正常工作，非常适合作为核磁共振装置中某些设备的驱动源。但是，在超声波电机使用的过程中，存在控制困难的问题，这是由于压电材料的特殊性、摩擦发热和环境变化等问题，驱动转子的摩擦力将产生严重的非线性变化。这种变化使控制电机匀速转动的难度大大增加。此外，由于压电材料的特殊性，使得每一台超声波电动机所需要的驱动电源都不相同，这样，电机和电源必须一一配套，不利于大规模生产。因此，能够检测超声波电机内部形变状态的设备，进而实时获得超声波电机的转动状态参数，是目前各个超声波厂家迫切需要的解决的问题。同时，在温度较高的场合，由于压电材料的特殊性、摩擦发热和环境变化等问题，驱动转子的摩擦力将产生严重的非线性变化，不利于驱动转子的稳定运行。同时，超声波电机弹性振动体的振动速度和依靠摩擦传递能量的方式决定了它是一种低速电机，同时其能量密度是电磁电机的5到10倍左右，使得它不需要减速机构就能低速时获得大转矩，可直接带动执行机构，因此，能量密度大也导致了在散热不佳的情况下，超声波内部过热，直接影响性能的稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是超声波电机散热降温及运行状态检测，目的在于提供用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，解决上述问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，包括至少2个拉杆式位移传感器，所述拉杆式位移传感器垂直设置，拉杆的初始长度为超声波电机顶盖上表面到转动环的距离，所述转动环下方为摩擦环，包括超声波电机弹性体，其特征在于，所述超声波电机顶盖设置至少2个固定槽；所述固定槽设置在转动环中心环线的正上方，相邻固定槽圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环，所述拉杆式位移传感器的拉杆穿过固定槽与转动环接触；所述摩擦环的侧面还设置有水冷环，所述水冷环为中空圆环结构，内部设置有冷却液，其内表面与摩擦环间隙配合；还包括支撑环，所述支撑环上部分为对称设置的支撑装置，下部分为斜楔结构，所述支撑装置位于水冷环下方，所述斜楔结构的斜面设置在弹性体侧斜面上方。至少2个拉杆式位移传感器、并且限定相邻固定槽圆心的弧长，能够有效测定转动环的相邻位置的参数变化，即依据至少2个拉杆式位移传感器的合成频率的变化或者相位差，结合相邻固定槽圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环、固定槽设置在转动环中心环线的正上方的限定，能够有效出转动环的角速度，进而推算出超声波电机的转速。拉杆式位移传感器垂直设置是为了利用重力使拉杆自然下落，与转动环紧贴，并由于转动环的支撑作用，拉杆的初始长度为超声波电机顶盖上表面到转动环的距离。相邻固定槽圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环是依据超声波电机起始和衰减的振动范围测定的，不同的超声波电机稍有区别，因此限定了测定距离的范围，从而保证超声波电机启停的实时检测。依据超声波电机工作原理，摩擦环与弹性体通过摩擦力实现电机的转动输出。但是，设置有效导出摩擦环与弹性体热量的装置，是避免摩擦热累积导致的超声波电机寿命缩短、部件损坏等问题的重要环节。本实用新型中，所述水冷环的作用是将摩擦环与弹性体之间的摩擦热通过热传导的方式吸收热量，同时起到一定的密闭作用，有效降低灰尘等物质进入摩擦环与弹性体的摩擦部分，造成热量分布不均的问题；水冷环的中空圆环结构用于容纳冷却液，所述冷却液采用但不限于壳牌、美孚、豪马克的汽车防冻冷却液，用于快速吸收摩擦热。所述支撑环用于维持水冷环与摩擦环的水平位置关系，限制水冷环的垂向以及绕其横轴、纵轴的旋转共计3个自由度，以确保水冷环不会因为上述运动而影响超声波电机的正常工作。

进一步，所述固定槽内表面设置有环形的隔离紧固装置。由于超声波电机顶盖设定的固定槽起到固定拉杆式位移传感器，避免传感器在检测过程中的晃动影响检测结果，因此防止灰尘、水汽、静电、限位等隔离、紧固措施，需要额外增加装置才能实现，优选但不限于防静电橡胶环实现。

进一步，所述拉杆式位移传感器具有自复位功能，拉杆的初始状态为伸出状态。所述自复位功能能够进一步确保拉杆式位移传感器的拉杆与转动环接触，提高检测精度。

进一步，所述拉杆式位移传感器的拉杆底端安装有锥形套。由于超声波电机的转动环所做运动为垂向和周向组合的复合运动，在超声波电机转动时，转动环与拉杆式位移传感器的拉杆接触的面为斜面，而传统的拉杆式位移传感器为圆柱形，因此其底部与转动环接触时只能形成点接触，容易发生侧滑。在拉杆式位移传感器的拉杆底端安装有锥形套后，使拉杆底端与转动环的接触从点接触变成线接触，能够有效提高检测的精度。

进一步，所述水冷环与摩擦环接触的表面还设置有吸热涂层。吸热涂层能够加快摩擦热的传导，便于提高散热效率，依据测定，增加了吸热涂层后提高了10％的导热效率。采用但不限定北京志盛威华化工有限公司的ZS-722耐酸导热防腐涂料。

进一步，所述支撑环的支撑装置与水冷环接触方式设置为点接触。由于水冷环吸热采用热传导的方式，由于超声波电机转动时，摩擦环的转动会带动水冷环的转动，因此限定支撑装置与水冷环的接触方式设置为点接触，能够有效避免支撑环与水冷环的摩擦产生额外的热量。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，采用至少2个拉杆式位移传感器对超声波电机的转动环进行检测，能够有效利用检测参数获取超声波电机的运行状态；

2、本实用新型用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，依据超声波电机工作原理，能够有效导出摩擦环与弹性体的热量，避免摩擦热累积导致的超声波电机寿命缩短、部件损坏等问题；

3、本实用新型用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，具有操作简便，实用性强等特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一种实施例的剖视图；

图2为本实用新型一种实施例的俯视图。

附图中标记及对应的部件名称：

1-拉杆式位移传感器，2-顶盖，3-固定槽，4-转动环，5-隔离紧固装置，6-锥形套，7-弹性体，8-摩擦环，9-水冷环，10-支撑环。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1-2所示，本实用新型用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，包括至少2个拉杆式位移传感器1，所述拉杆式位移传感器1垂直设置，拉杆的初始长度为超声波电机顶盖2上表面到转动环4的距离，所述转动环4下方为摩擦环8，包括超声波电机弹性体7，其特征在于，所述超声波电机顶盖2设置至少2个固定槽3；所述固定槽3设置在转动环4中心环线的正上方，相邻固定槽3圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环，所述拉杆式位移传感器1的拉杆穿过固定槽3与转动环4接触；所述摩擦环8的侧面还设置有水冷环9，所述水冷环9为中空圆环结构，内部设置有冷却液，其内表面与摩擦环8间隙配合；还包括支撑环10，所述支撑环10上部分为对称设置的支撑装置，下部分为斜楔结构，所述支撑装置位于水冷环9下方，所述斜楔结构的斜面设置在弹性体7侧斜面上方。所述拉杆式位移传感器1采用但不限定miran KTC1直线位移传感器，所述超声波电机采用但不限定型SHINSEI超声波电机。至少2个拉杆式位移传感器1、并且限定相邻固定槽3圆心的弧长，能够有效测定转动环4的相邻位置的参数变化，即依据至少2个拉杆式位移传感器1的合成频率的变化或者相位差，结合相邻固定槽3圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环、固定槽3设置在转动环4中心环线的正上方的限定，能够有效出转动环4的角速度，进而推算出超声波电机的转速。拉杆式位移传感器1垂直设置是为了利用重力使拉杆自然下落，与转动环4紧贴，并由于转动环4的支撑作用，拉杆的初始长度为超声波电机顶盖2上表面到转动环4的距离。相邻固定槽3圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环是依据超声波电机起始和衰减的振动范围测定的，不同的超声波电机稍有区别，因此限定了测定距离的范围，从而保证超声波电机启停的实时检测。依据超声波电机工作原理，摩擦环8与弹性体7通过摩擦力实现电机的转动输出。但是，设置有效导出摩擦环8与弹性体7热量的装置，是避免摩擦热累积导致的超声波电机寿命缩短、部件损坏等问题的重要环节。本实用新型中，所述水冷环9的作用是将摩擦环8与弹性体7之间的摩擦热通过热传导的方式吸收热量，同时起到一定的密闭作用，有效降低灰尘等物质进入摩擦环8与弹性体7的摩擦部分，造成热量分布不均的问题；水冷环9的中空圆环结构用于容纳冷却液，所述冷却液采用但不限于壳牌、美孚、豪马克的汽车防冻冷却液，用于快速吸收摩擦热。所述支撑环10用于维持水冷环9与摩擦环8的水平位置关系，限制水冷环9的垂向以及绕其横轴、纵轴的旋转共计3个自由度，以确保水冷环9不会因为上述运动而影响超声波电机的正常工作。

所述固定槽3内表面设置有环形的隔离紧固装置5。由于超声波电机顶盖2设定的固定槽3起到固定拉杆式位移传感器1，避免传感器在检测过程中的晃动影响检测结果，因此防止灰尘、水汽、静电、限位等隔离、紧固措施，需要额外增加装置才能实现，优选但不限于防静电橡胶环实现。

所述拉杆式位移传感器1具有自复位功能，拉杆的初始状态为伸出状态。所述自复位功能能够进一步确保拉杆式位移传感器1的拉杆与转动环4接触，提高检测精度。

所述拉杆式位移传感器1的拉杆底端安装有锥形套6。由于超声波电机的转动环4所做运动为垂向和周向组合的复合运动，在超声波电机转动时，转动环4与拉杆式位移传感器1的拉杆接触的面为斜面，而传统的拉杆式位移传感器1为圆柱形，因此其底部与转动环4接触时只能形成点接触，容易发生侧滑。在拉杆式位移传感器1的拉杆底端安装有锥形套6后，使拉杆底端与转动环4的接触从点接触变成线接触，能够有效提高检测的精度。

所述水冷环9与摩擦环8接触的表面还设置有吸热涂层。吸热涂层能够加快摩擦热的传导，便于提高散热效率，依据测定，增加了吸热涂层后提高了10％的导热效率。采用但不限定北京志盛威华化工有限公司的ZS-722耐酸导热防腐涂料。

所述支撑环10的支撑装置与水冷环9接触方式设置为点接触。由于水冷环9吸热采用热传导的方式，由于超声波电机转动时，摩擦环8的转动会带动水冷环9的转动，因此限定支撑装置与水冷环9的接触方式设置为点接触，能够有效避免支撑环10与水冷环9的摩擦产生额外的热量。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，包括至少2个拉杆式位移传感器(1)，所述拉杆式位移传感器(1)垂直设置，拉杆的初始长度为超声波电机顶盖(2)上表面到转动环(4)的距离，所述转动环(4)下方为摩擦环(8)，包括超声波电机弹性体(7)，其特征在于，所述超声波电机顶盖(2)设置至少2个固定槽(3)；所述固定槽(3)设置在转动环(4)中心环线的正上方，相邻固定槽(3)圆心之间的弧长为1/15-1/10个中心圆环，所述拉杆式位移传感器(1)的拉杆穿过固定槽(3)与转动环(4)接触；所述摩擦环(8)的侧面还设置有水冷环(9)，所述水冷环(9)为中空圆环结构，内部设置有冷却液，其内表面与摩擦环(8)间隙配合；还包括支撑环(10)，所述支撑环(10)上部分为对称设置的支撑装置，下部分为斜楔结构，所述支撑装置位于水冷环(9)下方，所述斜楔结构的斜面设置在弹性体(7)侧斜面上方。

2.根据权利要求1所述的用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，其特征在于，所述固定槽(3)内表面设置有环形的隔离紧固装置(5)。

3.根据权利要求1所述的用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，其特征在于，所述拉杆式位移传感器(1)具有自复位功能，拉杆的初始状态为伸出状态。

4.根据权利要求1或3所述的用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，其特征在于，所述拉杆式位移传感器(1)的拉杆底端安装有锥形套(6)。

5.根据权利要求1所述的用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，其特征在于，所述水冷环(9)与摩擦环(8)接触的表面还设置有吸热涂层。

6.根据权利要求1所述的用于超声波电机内部降温及提高形变探测精度的结构，其特征在于，所述支撑环(10)的支撑装置与水冷环(9)接触方式设置为点接触。