專利名稱：高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)學(xué)電機(jī)新結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，涉及一種自冷卻旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱超聲電機(jī))是屬于新型特種電機(jī)，是利用壓 電陶瓷的壓電逆效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為彈性體(定子)的機(jī)械能，使定子表面產(chǎn)生 高頻的微幅振動(dòng)(微米級(jí))，通過合成定子表面的振動(dòng)形成行波。再利用接觸和 摩擦作用將定子的微幅振動(dòng)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)，從而輸出機(jī)械能以帶動(dòng)負(fù)載工 作。這種新型電機(jī)使用頻率高于20kHz (即超聲頻率范圍)的交流電源來驅(qū)動(dòng)， 故稱之為超聲電機(jī)。
圖1所示為旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)。圖l中l(wèi)為超聲電機(jī)輸出軸；2為軸承； 3為超聲電機(jī)底座；4為超聲電機(jī)底座和端蓋的連接螺栓；5為壓電陶瓷；6為超 聲電機(jī)定子(彈性體)；7為超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子；8為軸承；9為超聲電機(jī)端蓋。超聲 電機(jī)通過兩相正交激勵(lì)壓電陶瓷5，利于它的壓電逆效應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)，使其在超聲 電機(jī)定子6表面激勵(lì)出行波，并通過摩擦，把轉(zhuǎn)速和力矩傳輸給轉(zhuǎn)子7，使轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過它向外傳輸轉(zhuǎn)速和力矩。
超聲電機(jī)因此具有無電磁干擾、重量輕、低轉(zhuǎn)速、輸出大力矩和響應(yīng)速度快 等特點(diǎn)，特別適合用于生物醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域。但由于它的原理是利于壓電陶 瓷的壓電逆效應(yīng)和摩擦傳遞轉(zhuǎn)速和力矩，當(dāng)工作在高低溫下時(shí)，由于溫度對(duì)壓電 陶瓷的影響很大，因此其性能大大降低，而且只能斷續(xù)工作， 一次工作的時(shí)間一 般不超過二分鐘。
環(huán)境制冷技術(shù)中適應(yīng)的相變制冷是利于液體在高溫下的蒸發(fā)過程或固體在 高溫下的融化或升華過程從被冷卻物體吸取熱量以制取冷量。其逆效應(yīng)就是用于 升溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在高低溫環(huán)境下提高工作性能和延長(zhǎng)連續(xù) 工作時(shí)間的超聲電機(jī)。本發(fā)明在典型的旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在其 對(duì)溫度最敏感的部分增加了冷媒介質(zhì)，當(dāng)超聲電機(jī)運(yùn)行的溫度上升后，由于冷媒 在高溫下的相變吸收熱量，隨著冷媒相變的增加，冷卻腔中的壓力上升，其制冷 效果下降。當(dāng)冷卻腔內(nèi)的壓力達(dá)到臨界壓力后，冷卻裝置失去作用，從而達(dá)到短 時(shí)間制冷的目的。
本發(fā)明提供的高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)，包括超聲電機(jī)輸出軸，機(jī)座固定軸 承，超聲電機(jī)底座，壓電陶瓷，超聲電機(jī)定子，超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子，端蓋固定軸承， 超聲電機(jī)端蓋，其中超聲電機(jī)底座通過機(jī)座固定軸承固定在超聲電機(jī)輸出軸下 端，超聲電機(jī)端蓋的蓋緣端部與超聲電機(jī)底座相連接。置于超聲電機(jī)端蓋內(nèi)腔中 的超聲電機(jī)定子通過定子內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階固定在超聲電機(jī)底座的內(nèi)側(cè)上，壓電陶瓷粘 貼在超聲電機(jī)定子內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階外側(cè)的定子外側(cè)表面上，置于超聲電機(jī)端蓋內(nèi)腔中 的超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在超聲電機(jī)輸出軸上與超聲電機(jī)定子的內(nèi)側(cè)相接觸，超聲電 機(jī)端蓋通過端蓋固定軸承固定在超聲電機(jī)輸出軸上端，其特征在于，所述的超聲 電機(jī)端蓋的蓋緣端面上沿圓周均分8個(gè)冷卻孔腔，所述的超聲電機(jī)定子的內(nèi)圓環(huán) 臺(tái)階端面上沿圓周均分三個(gè)冷卻腔。所述的超聲電機(jī)端蓋的蓋緣端面上沿圓周均 分的8個(gè)冷卻孔腔通過密封螺釘和0型密封圈密封后壓緊在超聲電機(jī)底座上。所 述的超聲電機(jī)定子的內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階端面上沿圓周均分的三個(gè)冷卻腔，通過螺釘和密 封圈密封后，壓緊在超聲電機(jī)底座上。


圖1是普通旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī) . 其中
1.超聲電機(jī)輸出軸；2.軸承；3.超聲電機(jī)底座；4.超聲電機(jī)底座和端蓋的連 接螺栓5.壓電陶瓷；6.超聲電機(jī)定子(彈性體)；7.超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子；8.軸承；9.
超聲電機(jī)端蓋。
圖2是本發(fā)明的高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī) 其中I. 超聲電機(jī)輸出軸；2.機(jī)座固定軸承；3.超聲電機(jī)底座；4.超聲電機(jī)底座和 端蓋的連接螺栓；5.壓電陶瓷；6.超聲電機(jī)定子(彈性體)；7.超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子； 8.端蓋固定軸承；9.超聲電機(jī)端蓋。
圖3是高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)端蓋圖，其中左圖為仰視圖，右圖為左視剖
面圖。 其中
II. 端蓋固定螺孔；IO.冷卻腔；13.標(biāo)準(zhǔn)件斜切六角螺釘；12.0型密封圈密封；
3.超聲電機(jī)的底座。
圖4高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)定子圖，其中上圖為側(cè)視圖，下圖為俯視圖。
其中
14.定子固定螺孔；15.冷卻腔；3.超聲電機(jī)的底座；16.密封圈；17.螺釘。
具體實(shí)施例方式
其結(jié)構(gòu)如圖2所示，l為超聲電機(jī)輸出軸；2為軸承；3為超聲電機(jī)底座；4
為超聲電機(jī)底座和端蓋的連接螺栓；5為壓電陶瓷；6為超聲電機(jī)定子(彈性體)， 在該定子的底部開有均勻分布的小孔；7為超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子；8為軸承；9為超聲
電機(jī)端蓋，在其底部有均勻分布的小孔。
高低溫型超聲電機(jī)的特征在于在超聲電機(jī)的定子6和端蓋9均勻分布冷媒
腔，當(dāng)超聲電機(jī)內(nèi)部溫度上升時(shí)，在冷媒腔內(nèi)的液態(tài)冷媒開始產(chǎn)生相變，從而吸
收熱量，降低超聲電機(jī)的溫度。圖3和圖4分布為超聲電機(jī)定子和端蓋結(jié)構(gòu)圖。
高低溫型超聲電機(jī)的工作原理如下當(dāng)環(huán)境溫度上升，超聲電機(jī)內(nèi)部(如圖2
所示)的溫度隨著環(huán)境溫度的上升也逐漸升高。這是存儲(chǔ)在超聲電機(jī)端蓋9和定 子6冷媒腔內(nèi)的冷媒開始產(chǎn)生相變，由液態(tài)變成氣體，從超聲電機(jī)中吸收熱量，
從而達(dá)到降低超聲電機(jī)溫度的目的。但是隨著冷媒汽化，冷媒腔內(nèi)的壓力上升， 當(dāng)壓力達(dá)到冷媒相變的臨界壓力時(shí)，冷媒相變停止。這時(shí)裝置不在對(duì)超聲電機(jī)有 冷卻作用。因此，該裝置于普通超聲電機(jī)相比，能延長(zhǎng)在高溫環(huán)境下的工作時(shí)間。
高溫型超聲電機(jī)實(shí)施例
以超聲電機(jī)定子外徑為(|)60為加工對(duì)象。圖3是高溫型超聲電機(jī)端蓋示意圖， 其中有8個(gè)冷媒腔均勻分布在端蓋上。其中11是端蓋固定螺孔，10是冷卻孔腔， 冷卻孔腔直徑(|)6，長(zhǎng)度為15mm。通過密封螺釘13(M6x2)密封冷卻孔腔。在用o 型密封圈12密封，與超聲電機(jī)底座3壓緊。
圖4是高溫型超聲電機(jī)定子結(jié)構(gòu)圖。其中15為冷卻腔；14為定子固定螺孔；
冷卻腔為(|)6孔；通過螺釘17(M6x2)密封冷卻腔。在用密封圈16密封，與超聲電 機(jī)底座3壓緊。
權(quán)利要求
1.一種高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)，包括超聲電機(jī)輸出軸(1)，機(jī)座固定軸承(2)，超聲電機(jī)底座(3)，壓電陶瓷(5)，超聲電機(jī)定子(6)，超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子(7)，端蓋固定軸承(8)，超聲電機(jī)端蓋(9)，其中超聲電機(jī)底座(3)通過機(jī)座固定軸承(2)固定在超聲電機(jī)輸出軸(1)下端，超聲電機(jī)端蓋(9)的蓋緣端部與超聲電機(jī)底座(3)相連接。置于超聲電機(jī)端蓋(9)內(nèi)腔中的超聲電機(jī)定子(6)通過定子內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階固定在超聲電機(jī)底座(3)的內(nèi)側(cè)上，壓電陶瓷(5)粘貼在超聲電機(jī)定子(6)內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階外側(cè)的定子外側(cè)表面上，置于超聲電機(jī)端蓋(9)內(nèi)腔中的超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子(7)固定在超聲電機(jī)輸出軸(1)上與超聲電機(jī)定子(6)的內(nèi)側(cè)相接觸，超聲電機(jī)端蓋(9)通過端蓋固定軸承(8)固定在超聲電機(jī)輸出軸(1)上端，其特征在于，所述的超聲電機(jī)端蓋(9)的蓋緣端面上沿圓周均分8個(gè)冷卻孔腔(10)，所述的超聲電機(jī)定子(6)的內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階端面上沿圓周均分三個(gè)冷卻腔(15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)，其特征在于，所述的超聲 電機(jī)端蓋(9)的蓋緣端面上沿圓周均分的8個(gè)冷卻孔腔(10)通過密封螺 釘(13)和o型密封圈(12)密封后壓緊在超聲電機(jī)底座(3)上。
3. 根據(jù)權(quán)利需求1或2所述的高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)，其特征在于所述的 超聲電機(jī)定子(6)的內(nèi)圓環(huán)臺(tái)階端面上沿圓周均分的三個(gè)冷卻腔(15)，通 過螺釘(17)和密封圈(16)密封后，壓緊在超聲電機(jī)底座(3)上。
全文摘要
一種高溫型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)，屬于旋轉(zhuǎn)行波超聲電機(jī)。該超聲電機(jī)包括超聲電機(jī)輸出軸(1)，機(jī)座固定軸承(2)，超聲電機(jī)低座(3)，壓電陶瓷(5)，超聲電機(jī)定子(6)，超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子(7)，端蓋固定軸承(8)，超聲電機(jī)端蓋(9)，及端蓋(9)上的冷卻孔腔(10)和定子(6)上的冷卻腔(14)。通過在定子(6)和端蓋(9)上分別開冷卻腔，并注入冷媒。當(dāng)超聲電機(jī)運(yùn)行的溫度上升后，由于冷媒在高溫下的相變吸收熱量，隨著冷媒相變的增加，冷卻腔中的壓力上升，其制冷效果下降。當(dāng)冷卻腔內(nèi)的壓力達(dá)到臨界壓力后，冷卻失去作用，從而達(dá)到短時(shí)間制冷的目的。延長(zhǎng)了超聲電機(jī)在高溫環(huán)境下使用的時(shí)間，從而達(dá)到擴(kuò)大超聲電機(jī)在高溫環(huán)境下使用的范圍。
文檔編號(hào)H02N2/10GK101170287SQ20071019064
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者張建輝, 趙淳生, 偉 鄭 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)