CN219513979U - 一种方孔定子旋转行波超声电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于超声电机技术领域，具体地说，涉及一种方孔定子旋转行波超声电机。包括电机底座、方孔定子、转子和端盖，转子转动连接在电机底座的上方中心处；定子套在转子的外侧且与电机底座的内侧可拆卸连接；定子的外侧面均匀贴有多个压电陶瓷片；转子的直径大于定子的内边长形成过盈配合；电机底座的内侧表面四周设有四个平行的条形卡槽；定子四周设有与所述卡槽配合的卡块，定子外壁与卡槽的内壁贴合。压电陶瓷片数量为4个；其中两个相邻的压电陶瓷片正极朝外，另外两个相邻的压电陶瓷片负极朝外，两个相对的压电陶瓷片接入激励电压信号A，另外两个相对的压电陶瓷片接入交流电压信号B，交流信号A、B的频率相同，相位差为π/2。

Description

一种方孔定子旋转行波超声电机

技术领域

本实用新型属于超声电机技术领域，具体地说，涉及一种方孔定子旋转行波超声电机。

背景技术

超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中激励出超声频段内的振动，在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动，进而通过方孔定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动，具有低速大转矩、定位精度高、断电自锁、不受电磁干扰等优点。

对于一些体积较小的微型超声电机，低速大力矩是其中一个重要发展方向。目前存在螺纹电机和圆孔电机方案，螺纹电机在驱动时，输出为螺旋运动，不能单独输出转动；圆孔电机定转子不能采用过盈配合，预压力小且一般不可调节，还不能断电自锁。

有鉴于此特提出本实用新型。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种方孔定子旋转行波超声电机，来改变转子与方孔定子之间的接触形式，具有结构简单、制造方便、可施加和调节径向预压力等优点。

为了实现上述技术效果，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种方孔定子旋转行波超声电机，包括电机底座、方孔定子、转子和端盖，所述转子转动连接在电机底座的上方中心处；所述方孔定子套在转子的外侧且与电机底座的内侧可拆卸连接；所述方孔定子的外侧面均匀贴有多个压电陶瓷片；

所述转子的直径大于方孔定子的内边长形成过盈配合；所述电机底座的内侧表面四周设有四个平行的条形卡槽；所述方孔定子四周设有与所述卡槽配合的卡块，方孔定子外壁与卡槽的内壁贴合。

进一步的，所述端盖的内壁设有容置转子、方孔定子以及压电陶瓷片的腔体，腔体内部采用阶梯结构。

进一步的，所述转子的一端通过第一滚珠轴承固定在电机底座中心的圆孔处，另一端通过第二滚珠轴承穿过端盖的顶部圆孔。

进一步的，所述端盖的底部与电机底座螺纹连接，从而形成了由电机底座和端盖相互固连的电机外壳。

进一步的，所述压电陶瓷片数量为4个；其中两个相邻的压电陶瓷片正极朝外，另外两个相邻的压电陶瓷片负极朝外，两个相对的压电陶瓷片接入激励电压信号A，另外两个相对的压电陶瓷片接入交流电压信号B，交流信号A、B的频率相同，相位差为π/2。

更进一步的，所述电机底座螺纹连接在基座上。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型结构简单，制造方便，能够实现小型化，易于推广使用。

2、本实用新型由电机底座和端盖连接而成电机外壳，其内部为中空式腔体并设置方孔定子和转子，所述转子的直径大于方孔定子的内边长形成过盈配合，使方孔定子发生弹性变形，从而产生的预压力使定、转子间保持良好的接触特性。

3、本实用新型向压电陶瓷片施加正弦交流电时，激发方孔定子产生第3阶工作模态，通过接触摩擦驱动转子实现旋转。

4、本实用新型利用电机底座和端盖上设置的螺纹孔通过螺栓组装连接，完成电机底座和端盖的组装连接，同时方便后期进行更换转子。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1为本实用新型中方孔定子旋转行波超声电机的整体结构示意图；

图2为本实用新型中方孔定子旋转行波超声电机的整体结构剖视图；

图3为本实用新型中方孔定子旋转行波超声电机的分解结构示意图；

图4为本实用新型中方孔定子旋转行波超声电机的方孔定子结构示意图；

图5为本实用新型中方孔定子旋转行波超声电机的方孔定子工作模态示意图。

图中：1、电机底座；2、方孔定子；3、转子；4、端盖；5、压电陶瓷片；6、卡槽；7、第一滚珠轴承；8、第二滚珠轴承；9、六角螺钉；10、十字盘头螺钉。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型。

如图1-5所示，本申请公开了一种方孔定子旋转行波超声电机，包括电机底座1、方孔定子2、转子3、端盖4和压电陶瓷片5，所述转子3转动连接在电机底座1的上方中心处；方孔定子2套在转子3的外侧且与电机底座1的内侧可拆卸连接；所述转子3的直径大于方孔定子2的内边长形成过盈配合从而使方孔定子2产生弹性变形，对转子3产生预压力，使方孔定子、转子间保持良好的接触特性，还可增大对转子3的约束力度以减小转速波动。所述方孔定子2的外侧面均匀贴有多个压电陶瓷片5。

所述端盖4的内壁设有容置转子3、方孔定子2以及压电陶瓷片5的腔体，腔体内部采用阶梯结构以避免方孔定子2和转子3产生轴向位移；具体的，所述转子3的一端通过第一滚珠轴承7固定在电机底座1中心的圆孔处，另一端通过第二滚珠轴承8穿过端盖4的顶部圆孔输出转速和转矩，作为传递转子3输出转速和转矩的支承部件，滚珠轴承8还起到了确定转子3位置的辅助作用，避免方孔定子2和转子3产生轴向位移；端盖4的底部通过十字盘头螺钉10与电机底座1连接，从而形成了由电机底座1和端盖4相互固连的电机外壳。

优选的，所述电机底座1为长方体，通过六角螺钉9固定安装在基座上；电机底座1的内侧表面四周设有四个平行的条形卡槽6；所述方孔定子2四周设有与所述卡槽6配合的卡块从而实现方孔定子与电机底座的活动连接，方孔定子2与卡槽6的内壁贴合，可减弱由方孔定子2通电时引起的共振现象，便于更精确地获得振动幅频特性。

如图4所示，方孔定子2和压电陶瓷片5通过导电胶粘接，压电陶瓷片501、502的正极朝外，压电陶瓷片503、504的负极朝外，压电陶瓷片501、503接入激励电压信号A，压电陶瓷片502、504接入交流电压信号B，交流信号A、B的频率相同，相位差为π/2。通过这样的布置，压电陶瓷片501的激励信号在相位差上超前压电陶瓷片502的激励信号π/2，超前压电陶瓷片503的激励信号π，超前压电陶瓷片504的激励信号3π/2。

如图5所示，所述方孔定子2的工作模态为第3阶模态。方孔定子2的第3阶固有频率为27784Hz和27786Hz，选择其一作为交流信号A和B的频率，则在方孔定子2上激发出的4个驻波叠加为行波，由于行波的作用，方孔定子2内表面的驱动点做椭圆运动，进而通过摩擦力使转子3旋转。当交流信号A和B的相位差为π/2时，方孔定子2内表面驱动点的椭圆运动反向，即可实现对转子3的反向驱动。

工作原理：对压电陶瓷片5施加交流信号A和B，频率相同并且有π/2相位差，方孔定子2上激发出的4个驻波叠加为行波，在行波的作用下，方孔定子2内表面的驱动点做椭圆运动，进而通过摩擦力使转子3旋转。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，例如采用偶数边形定子，定转子之间增加摩擦层等，这对本领域技术人员而言是不难实现的，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种方孔定子旋转行波超声电机，包括电机底座、方孔定子、转子和端盖，所述转子转动连接在电机底座的上方中心处；所述方孔定子套在转子的外侧且与电机底座的内侧可拆卸连接；所述方孔定子的外侧面均匀贴有多个压电陶瓷片；

其特征在于：所述转子的直径大于方孔定子的内边长形成过盈配合；所述电机底座的内侧表面四周设有四个平行的条形卡槽；所述方孔定子四周设有与所述卡槽配合的卡块，方孔定子外壁与卡槽的内壁贴合。

2.如权利要求1所述的方孔定子旋转行波超声电机，其特征在于：所述端盖的内壁设有容置转子、方孔定子以及压电陶瓷片的腔体，腔体内部采用阶梯结构。

3.如权利要求1所述的方孔定子旋转行波超声电机，其特征在于：所述转子的一端通过第一滚珠轴承固定在电机底座中心的圆孔处，另一端通过第二滚珠轴承穿过端盖的顶部圆孔。

4.如权利要求1所述的方孔定子旋转行波超声电机，其特征在于：所述端盖的底部与电机底座螺纹连接，从而形成了由电机底座和端盖相互固连的电机外壳。

5.如权利要求1所述的方孔定子旋转行波超声电机，其特征在于：所述压电陶瓷片数量为4个；其中两个相邻的压电陶瓷片正极朝外，另外两个相邻的压电陶瓷片负极朝外，两个相对的压电陶瓷片接入激励电压信号A，另外两个相对的压电陶瓷片接入交流电压信号B，交流信号A、B的频率相同，相位差为π/2。

6.如权利要求1所述的方孔定子旋转行波超声电机，其特征在于：所述电机底座螺纹连接在基座上。