專利名稱：緊縮易裝配的縱扭復合型超聲波電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及了利用壓電效應的電機，尤其是涉及了縱扭復合型超聲波電機。
背景技術：
傳統的電磁感應電機，由于原理和結構上的原因，難于實現低速大力矩，而采用壓電材料的縱扭復合型超聲波電機具有低速大力矩等特點，能實現每分鐘0～幾十轉和力矩最大達到20Nm左右，可避免減速機構，目前，一般的縱扭復合型超聲波電機定子采用的是半波長設計，另外夾心式定子壓緊采用螺紋結構，直接把定子中的上、下金屬環(huán)壓緊，當定子直徑較大時，因所需壓緊很大，壓緊十分困難，而且也常常使得上、下金屬環(huán)在擰緊過程中損傷。

發(fā)明內容
本實用新型提供了一種結構緊湊和容易壓緊的緊縮易裝配的縱扭復合型超聲波電機，且能實現低速大力矩等特點。
本實用新型采用的技術方案如下，它包括1)定子部件包括在中間階梯形連接軸套的小圓柱面外從下而上依次裝有安裝板、壓電陶瓷扭振子、中間金屬環(huán)、壓電陶瓷縱振子、上金屬環(huán)，中間階梯形連接軸套的大圓柱臺肩面壓在上金屬環(huán)的臺肩面上，芯軸一端裝在中間階梯形連接軸套中，用螺母固緊在安裝板上；2)轉子部件底面粘有摩擦材料的轉子安裝在芯軸中間的圓柱面上，芯軸的另一端用蝶簧壓緊螺母壓住轉子，并壓在定子的上金屬環(huán)上，轉子的上端裝有軸頭；3)定子部件和轉子部件裝在外殼內，外殼與安裝板用螺釘連接，電機的兩路驅動電源線與壓電陶瓷縱振子和壓電陶瓷扭振子的電極相連。
本實用新型與背景技術相比具有的有益效果是1)結構緊湊重量輕，其定子長度為縱扭振動的四分之一波長，其力矩等輸出性能與半波長定子的電機一致，是典型的低速大力矩電機，可直接驅動，特別適合于航空航天等領域；2)調試裝配等十分方便，定子各零件只需通過中間連接軸套與安裝板壓緊即可，電機的引線可分為在電機定子外緣和內部兩種，定子直徑大時可內部引線，直徑小時可外緣引線，內部引線有助于提高安全性和降低徑向尺寸；3)易調速，低速區(qū)平穩(wěn)無脈動，但在控制策略上可實現步進驅動，而且定位精度高；
4)停電后具有自鎖功能，且工作在超聲頻域，具有極高的動態(tài)響應(機械時間常數在4ms以內)，易實現高精度的速度和位置伺服控制；5)由于無鐵心和線圈，因此搞電磁干擾性強，即電磁兼容性(EMC)好。


圖1是本實用新型引線在定子外緣的電機結構示意圖；圖2是本實用新型引線在定子內部的電機結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，它包括1)定子部件包括在中間階梯形連接軸套16的小圓柱面外從下而上依次裝有安裝板2、壓電陶瓷扭振子3、中間金屬環(huán)4、壓電陶瓷縱振子5、上金屬環(huán)6，中間階梯形連接軸套16的大圓柱臺肩面壓在上金屬環(huán)6的臺肩面上，芯軸17一端裝在中間階梯形連接軸套16中，用螺母18固緊在安裝板2上；2)轉子部件底面粘有摩擦材料15的轉子7通過徑向軸承14安裝在芯軸17中間的圓柱面上，芯軸17的另一端裝有推力軸承12用蝶簧12壓緊螺母11壓住轉子7，并壓在定子的上金屬環(huán)6上，轉子7的上端的外殼8上裝有徑向軸承9，徑向軸承內裝有軸頭10；3)定子部件和轉子部件裝有外殼8內，外殼8與安裝板2用螺釘連接，電機的兩路驅動電源線1與壓電陶瓷縱振子5和壓電陶瓷扭振子3的電極相連。
如圖1所示，電機的兩路驅動電源線1通過安裝板2在電機定子外緣與壓電陶瓷縱振子5和壓電陶瓷扭振子3的電極相連。
如圖2所示，電機的兩路驅動電源線1通過安裝板2從電機定子內部與壓電陶瓷縱振子5和壓電陶瓷扭振子3的電極相連。其徑向尺寸進一步縮小，其他與圖1的電機相同。
電機的運轉過程如下，通過同頻不同相的交流電信號分別作用于縱扭振子，且施加的電信號頻率是電機定振動轉子耦合體縱扭振動的某一階諧振頻率，使定子產生縱扭振動，這兩個同頻振動在定子上定轉子接觸面處產生橢圓運動軌跡，并通過粘接在轉子表面的摩擦材料，定子振動斷續(xù)地作用在轉子上，由于高頻(20kHz)驅動和轉子轉動慣量的作用，可使轉子勻速地轉動，并達到低速大力矩的特性。改變兩相交流信號的相位，可使電機反轉。
權利要求1.緊縮易裝配的縱扭復合型超聲波電機，其特征在于它包括1)定子部件包括在中間階梯形連接軸套(16)的小圓柱面外從下而上依次裝有安裝板(2)、壓電陶瓷扭振子(3)、中間金屬環(huán)(4)、壓電陶瓷縱振子(5)、上金屬環(huán)(6)，中間階梯形連接軸套(16)的大圓柱臺肩面壓在上上金屬環(huán)(6)的臺肩面上，芯軸(17)一端裝在中間階梯形連接軸套(16)中，用螺母(18)固緊在安裝板(2)上；2)轉子部件底面粘有摩擦材料(15)的轉子(7)安裝在芯軸(17)中間的圓柱面上，芯軸(17)的另一端用蝶簧(12)壓緊螺母(11)壓住轉子(7)，并壓在定子的上金屬環(huán)(6)上，轉子(7)的上端裝有軸頭(10)；3)定子部件和轉子部件裝在外殼(8)內，外殼(8)與安裝板(2)用螺釘連接，電機的兩路驅動電源線(1)與壓電陶瓷縱振子(5)和壓電陶瓷扭振子(3)的電極相連。
2.根據權利要求1所述的緊縮裝配的電機，其特征在于電機的兩路驅動電源線(1)通過安裝板(2)在電機定子外緣與壓電陶瓷縱振子(5)和壓電陶瓷扭振子(3)的電極相連。
3.根據權利要求1所述的緊縮裝配的電機，其特征在于電機的兩路驅動電源線(1)通過安裝板(2)從電機定子內部與壓電陶瓷縱振子(5)和壓電陶瓷扭振子(3)的電極相連。
專利摘要本實用新型公開了一種機緊縮易裝配的縱扭復合型超聲波電機。包括由安裝板、壓電陶瓷扭振子、中間金屬環(huán)、壓電陶瓷縱振子、上金屬環(huán)和中間階梯形連接軸套組成的定子，轉子，芯軸和外殼。通過中間連接軸套和螺母依次把壓電陶瓷扭振子、中間金屬環(huán)、壓電陶瓷縱振子、上金屬環(huán)壓緊于安裝板。芯軸固定在安裝板和中間階梯形連接軸套連接處，轉子通過芯軸的徑向軸承自由回轉，轉子底部外表面粘接摩擦材料，通過推力軸承和蝶簧用壓緊螺母將定子壓緊，轉子的上端裝有軸頭，其軸回轉通過電機外殼上徑向軸承作用。本實用新型結構湊重量輕，調試裝配方便，易調速，低速區(qū)平穩(wěn)無脈動，定位精度高；停電后具有自鎖功能。由于無鐵芯和線圈，電磁干擾性強。
文檔編號H02N2/10GK2590273SQ0225148
公開日2003年12月3日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權日2002年12月10日
發(fā)明者郭吉豐, 紀科輝, 龔書娟, 陳永校 申請人:浙江大學