CN2411617Y - 压电超声微电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种压电超声微电机,它包括定子组件、外壳及通过被固定于定子和外壳的一对轴承所支承的转子组件,定子组件由定子、底座及紧压于之间的压电陶瓷环片和电极片构成,转子组件由制作成一体的转子与中心轴以及螺旋弹簧压力机构构成,定子上端内壁和外壳上端内壁各置有一轴承,转子组件置于两轴承之中,转子与定子在螺旋弹簧压力机构施压下紧密接触。本实用新型压电超声微电机是广泛作为精密控制与调节的驱动元件。

Description

压电超声微电机
本实用新型涉及一种电机，特别是一种压电超声微电机。
压电超声电机广泛作为精密控制与调节的驱动元件。中华人民共和国专利局发明专利公报第13卷、第53号上公布的一项名称为：基于弯曲振动模式的压电超声微马达，申请号为：97111805.1的发明专利，即为一种典型的基于夹心式压电陶瓷换能器弯曲振动模式的压电超声微电机，其结构如图2所示，其结构包括中心轴22及套于轴上的定子20和转子21，定子由上匹配块201、下匹配块203及紧压于之中的压电陶瓷环片202构成，压力机构24由固定于中心轴上的弹簧片以及弹簧片与转子之间的橡胶垫片构成，转子通过压力机构紧压于定子上端面。当给这种电机压电陶瓷输入电信号后，电机定子作自由弯曲振动，从而在定子上端面形成一波动面，依靠摩擦力驱动紧压其上的转子绕中心轴轴线转动，而转子又通过橡胶片和弹簧片，依靠摩擦力来带动中心轴转动，输出动力。这种压电超声微电机有如下不足之处：1、电机中心轴和套于中心轴上的转子要依靠固定于定子上下两轴承支承，而定子上下匹配块是通过螺纹相联接，联接后无法调整，所以很难保证上下轴承同轴，因此给整个电机带来形位误差，使电机动力输出不稳定，运动精度差。2、压力机构调整范围小，加上述第一条不足的原因，使得转子与定子间压力分布不均匀，并且装配调整困难，电机一致性不好，电机成品合格率低。3、由于中心轴与转子是通过橡胶垫依靠摩擦力相联接，因此必然存在橡胶垫蠕动和破损等缺陷，影响电机正常工作。
本实用新型的目的是提供一种上下轴承易于同轴，压力机构调整范围大，动力输出稳定的压电超声微电机。
本实用新型的目的可通过如下方案来实现，它包括定子组件、外壳及通过被固定于定子和外壳的一对轴承所支承的转子组件，所说的定子组件由定子、底座及紧压于之间的压电陶瓷环片和电极片构成，所说的转子组件由转子与中心轴以及螺旋弹簧压力机构构成，定子上端内壁和外壳上端内壁各置有一轴承，所说的转子组件置于两轴承之中，所说的转子与定子在螺旋弹簧压力机构施压下紧密接触；所说的定子组件通过定子组件中的底座与外壳联接成一整体；所说的定子组件与外壳联接可径向调整；转子组件中的转子与中心轴为一体成型。
本实用新型对比现有技术具有如下优点：1、本实用新型压电超声微电机的底座与外壳可联接成一整体，从而增加了底座的刚性(即降低了弹性)，有利于增大工作状态下定子上端面(即与转子所接触的端面)的振幅，提高电机输出力矩。2、本实用新型压电超声微电机的底座与外壳连接可径向调整，以便于使上下轴承保持同轴，从而使电机动力输出更均匀和稳定。3、本实用新型压电超声微电机的转子与中心轴制作成一整体，从而既克服了现有技术由于中心轴与转子是通过橡胶垫依靠摩擦力相联接所带来的橡胶垫蠕动和破损等缺陷，又保证了转子与输出轴的形位公差要求，使电机工作更稳定可靠。4、本实用新型压电超声微电机采用了螺旋弹簧压力机构，从而增大了压力机构调整范围，使电机装配更容易，电机的一致性更好。5、本实用新型压电超声微电机的螺旋弹簧压力机构中采用了挡环结构，从而可以选择适当的螺旋弹簧直径和螺旋弹簧钢丝直径，使转子与定子间的压力大小合适和分布均匀。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是现有技术的结构示意图。
下面将结合附图和实施例的对本实用新型作进一步详述：
参见图1，10为定子组件、12为外壳，转子组件11通过固定于定子和外壳的一对轴承132、131所支承，所说的定子组件由定子101、底座102及紧压于之间的压电陶瓷环片103和电极片104组成，所说的转子组件由转子111与中心轴112以及螺旋弹簧压力机构组成，转子111与中心轴112一体成型，螺旋弹簧压力机构由螺旋弹簧113和挡环114构成。所说的转子111与定子101在螺旋弹簧压力机构施压下紧密接触。所说的定子组件通过底座102与外壳12用螺钉14联接成一整体，螺钉14与底座102上的螺钉过孔有一定间隙，实现定子组件与外壳联接的径向调整。工作时需要输入一对正交电信号，即正弦电信号A和余弦电信号B到压电陶瓷环片103中，电信号频率为电机定子组件的谐振频率，电机定子作自由弯曲振动，从而在定子上端面形成一波动面，依靠摩擦力驱动紧压其上的转子绕中心轴轴线转动，输出动力。其主要参数及性能指标如下：外形为圆柱形，直径φ20mm，长度32mm，工作频率32kHz，转速0-100rpm，最大输出力矩600gf·cm，最小角分辨率0.010°。

Claims (4)

1.一种压电超声微电机，包括定子组件(10)、外壳(12)及通过被固定于定子(101)和外壳(12)的一对轴承所支承的转子组件(11)，所说的定子组件由定子(101)、底座(102)及紧压于之间的压电陶瓷环片(103)和电极片(104)构成，所说的转子组件(11)由转子(111)与中心轴(112)以及螺旋弹簧压力机构构成，其特征在于定子上端内壁和外壳上端内壁各置有一轴承(132、131)，所说的转子组件置于两轴承之中，所说的转子与定子在螺旋弹簧压力机构施压下紧密接触，所说的定子组件通过定子组件中的底座与外壳联接成一整体。
2.根据权利要求1所述的压电超声微电机，其特征在于螺钉(14)与底座(102)上的螺钉过孔有一定间隙。
3.根据权利要求1所述的压电超声微电机，其特征在于，转子组件(11)中的转子(111)与中心轴(112)为一体成型。
4.根据权利要求1所述的压电超声微电机，其特征在于，转子组件(11)中的螺旋弹簧压力机构由螺旋弹簧(113)和挡环(114)构成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100377489C (zh) * 2003-09-17 2008-03-26 华南农业大学 面内复合模态直线压电微电机
CN103710494A (zh) * 2013-12-30 2014-04-09 江苏大学 一种基于超声波的小孔强化方法及装置
CN104234753A (zh) * 2014-07-18 2014-12-24 北京理工大学 一种有表面织构的微马达

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