專(zhuān)利名稱：中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲波電機(jī)制造領(lǐng)域，涉及一種中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)。
背景技術(shù)：
超聲波電機(jī)采用了與傳統(tǒng)電磁電機(jī)完全不同的驅(qū)動(dòng)原理，不需要使用線圈，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)定子的超聲振動(dòng)，并通過(guò)定轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合輸出轉(zhuǎn)矩。因此，超聲波電機(jī)相比電磁電機(jī)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、低速大轉(zhuǎn)矩、斷電自鎖、電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域、智能機(jī)器人等場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景。環(huán)形行波超聲波電機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的超聲波電機(jī)。目前的環(huán)形行波超聲波電機(jī)，利用定子的彎曲振動(dòng)模態(tài)，在定子環(huán)上激勵(lì)出超聲振動(dòng)，在定子環(huán)內(nèi)側(cè)通過(guò)較薄的支撐板將定子固定住，定轉(zhuǎn)子間的接觸在外圈，轉(zhuǎn)子與中間的轉(zhuǎn)軸相連以輸出轉(zhuǎn)矩。整個(gè)電機(jī)的外形接近于一扁形的實(shí)心圓筒，一根轉(zhuǎn)軸從圓筒中間穿過(guò)。環(huán)形行波超聲波電機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的位置在圓環(huán)上，圓環(huán)內(nèi)側(cè)的空間被轉(zhuǎn)軸和支撐板占用，使環(huán)形行波超聲波電機(jī)在需要中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。因此，需要一種新的環(huán)形行波超聲波電機(jī)以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)形行波超聲波電機(jī)的缺陷，提供一種中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)。技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)采用如下技術(shù)方案:
一種中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，包括底座、外殼、轉(zhuǎn)子、定子和壓電陶瓷片，所述底座、外殼、轉(zhuǎn)子和定子均為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述定子設(shè)置在所述底座的外側(cè)，所述定子的底部粘貼有所述壓電陶瓷片，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述定子上，所述外殼的底部連接所述底座的底部，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)所述外殼轉(zhuǎn)動(dòng)。更進(jìn)一步的，還包括第一彈性墊片，所述第一彈性墊片設(shè)置在所述壓電陶瓷片的底部。第一彈性墊片起到協(xié)助預(yù)壓力調(diào)整的作用，同時(shí)也起到隔振的作用，還起到保護(hù)壓電陶瓷片的作用。更進(jìn)一步的，還包括軸承件，所述軸承件連接所述轉(zhuǎn)子和所述外殼。更進(jìn)一步的，還包括第二彈性墊片，所述軸承件和所述轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有所述第二彈性墊片。第二彈性墊片起到協(xié)助預(yù)壓力調(diào)整的作用，同時(shí)也起到隔振的作用。更進(jìn)一步的，所述外殼通過(guò)緊固螺栓連接所述底座。通過(guò)調(diào)節(jié)緊固螺釘?shù)乃删o可以調(diào)整定子和轉(zhuǎn)子之間的接觸預(yù)壓力。更進(jìn)一步的，所述底座的上端設(shè)置有止動(dòng)螺栓。以阻止定子的周向運(yùn)動(dòng)。更進(jìn)一步的，所述定子沿周向均勻設(shè)置有齒，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述定子帶齒的面上。
更進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子的下部設(shè)置有法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子通過(guò)所述法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)連接所述定子。通過(guò)轉(zhuǎn)子的法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子之間的接觸表面不需要粘接摩擦材料，免去了摩擦材料的粘接，保證了定子和轉(zhuǎn)子間適當(dāng)?shù)慕佑|變形，延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命。有益效果:本發(fā)明的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)不需要通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出力矩，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊湊，中空部分可以被充分利用。


圖1是本發(fā)明的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖2是環(huán)狀定子的俯視 圖3是環(huán)狀定子的A-A向剖視 圖4是環(huán)狀轉(zhuǎn)子軸向剖視 圖5是壓電陶瓷分區(qū)極化圖。圖中:1、底座，2、外殼，3、軸承件，4、轉(zhuǎn)子，5、定子，6、壓電陶瓷，7、第一彈性墊片，7’、第二彈性墊片，8、緊固螺釘，9、止動(dòng)螺釘，10、法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，包括底座
1、外殼2、轉(zhuǎn)子4、定子5和壓電陶瓷片6，底座1、外殼2、轉(zhuǎn)子4和定子5均為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)。定子5設(shè)置在底座I的外側(cè)，定子5的底部粘貼有壓電陶瓷片6。還包括第一彈性墊片7，第一彈性墊片7設(shè)置在壓電陶瓷片6的底部。第一彈性墊片7起到協(xié)助預(yù)壓力調(diào)整的作用，同時(shí)也起到隔振的作用，還起到保護(hù)壓電陶瓷片的作用。轉(zhuǎn)子4設(shè)置在定子5上，其中，定子5沿周向均勻設(shè)置有齒，轉(zhuǎn)子4設(shè)置在定子5帶齒的面上。外殼2的底部連接底座I的底部。其中，外殼2與底座I之間通過(guò)沿周向均勻分布的緊固螺釘8相連接，通過(guò)調(diào)節(jié)緊固螺釘8的松緊可以調(diào)整定子5和轉(zhuǎn)子4之間的接觸預(yù)壓力。其中，本發(fā)明中緊固螺栓8的數(shù)量為三個(gè)。轉(zhuǎn)子4相對(duì)外殼2轉(zhuǎn)動(dòng)。還包括軸承件3，軸承件3設(shè)置在轉(zhuǎn)子4和外殼2之間，用于連接轉(zhuǎn)子4和外殼2。軸承件3采用角接觸球軸承，能同時(shí)承受徑向和單向軸向載荷，軸承件3的外圈與外殼2接觸，軸承件3的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子4和第二彈性墊片7’接觸，使轉(zhuǎn)子4能夠作自由的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。還包括第二彈性墊片7’，軸承件3和轉(zhuǎn)子4之間設(shè)置有第二彈性墊片7’。第二彈性墊片7’起到協(xié)助預(yù)壓力調(diào)整的作用，同時(shí)也起到隔振的作用。底座I的上端設(shè)置有止動(dòng)螺栓9，以阻止定子的周向運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明中止動(dòng)螺栓的數(shù)量為3個(gè)，并沿底座I的周向均勻設(shè)置。轉(zhuǎn)子4的下部設(shè)置有法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)10，轉(zhuǎn)子4通過(guò)法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)10連接定子5。通過(guò)轉(zhuǎn)子的法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子之間的接觸表面不需要粘接摩擦材料，免去了摩擦材料的粘接，保證了定子和轉(zhuǎn)子間適當(dāng)?shù)慕佑|變形，以減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來(lái)的摩擦損耗，延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命。
外殼2 —側(cè)設(shè)置有缺口，用于引出控制線，使得輸入特定的電信號(hào)后，定子5能夠按照預(yù)定的方式振動(dòng)并帶動(dòng)轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)。圖2和圖3為本發(fā)明的定子5的結(jié)構(gòu)示意圖，定子5的軸向截面為梯形，沿定子的周向均勻分布有63個(gè)齒。圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子4的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子4的下部設(shè)置有法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)10。圖5所示為壓電陶瓷環(huán)6的分區(qū)極化圖，采用PZT8壓電陶瓷，圖中“ + ”和代表極化方向。本發(fā)明的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)不需要通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出力矩，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊湊，中空部分可以被充分利用。
權(quán)利要求
1.一種中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，包括底座(I)、外殼(2)、轉(zhuǎn)子(4)、定子(5)和壓電陶瓷片(6)，其特征在于:所述底座(I)、外殼(2)、轉(zhuǎn)子(4)和定子(5)均為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述定子(5 )設(shè)置在所述底座(I)的外側(cè)，所述定子(5 )的底部粘貼有所述壓電陶瓷片(6 )，所述轉(zhuǎn)子(4)設(shè)置在所述定子(5)上，所述外殼(2)的底部連接所述底座(I)的底部，所述轉(zhuǎn)子(4)相對(duì)所述外殼(2)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.按權(quán)利要求1所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，還包括第一彈性墊片(7),所述第一彈性墊片(7)設(shè)置在所述壓電陶瓷片(6)的底部。
3.按權(quán)利要求1所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，還包括軸承件(3)，所述軸承件(3 )連接所述轉(zhuǎn)子(4 )和所述外殼(2 )。
4.按權(quán)利要求3所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，還包括第二彈性墊片(7’)，所述軸承件(3)和所述轉(zhuǎn)子(4)之間設(shè)置有所述第二彈性墊片(7’)。
5.按權(quán)利要求3所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，所述軸承件(3)為角接觸球軸承。
6.按權(quán)利要求1所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，所述底座(I)的上端設(shè)置有止動(dòng)螺栓(9)。
7.按權(quán)利要求1所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，還包括緊固螺栓(8)，所述緊固螺栓(8 )連接所述外殼(2 )和所述底座(I)。
8.按權(quán)利要求1所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，所述定子(5)沿周向均勻設(shè)置有齒，所述轉(zhuǎn)子(4)設(shè)置在所述定子(5)帶齒的面上。
9.按權(quán)利要求1所述的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(4)的下部設(shè)置有法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)(10)，所述轉(zhuǎn)子(4)通過(guò)所述法蘭盤(pán)形彈簧結(jié)構(gòu)(10)連接所述定子(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)，包括底座、外殼、轉(zhuǎn)子、定子和壓電陶瓷片，所述底座、外殼、轉(zhuǎn)子和定子均為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述定子設(shè)置在所述底座的外側(cè)，所述定子的底部粘貼有所述壓電陶瓷片，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述定子上，所述外殼的底部連接所述底座的底部，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)所述外殼轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的中空環(huán)形行波超聲波電機(jī)不需要通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出力矩，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊湊，中空部分可以被充分利用。
文檔編號(hào)H02N2/10GK103095174SQ20131002815
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者胡敏強(qiáng), 蔣春容, 金龍, 徐志科, 陸旦宏 申請(qǐng)人:東南大學(xué)