一種彈性葉片式并聯(lián)型超聲波電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種并聯(lián)型駐波超聲波電機(jī)，屬于超聲波電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波電機(jī)是一種具有全新驅(qū)動(dòng)工作原理的電機(jī)，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)定子的振動(dòng)，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合實(shí)現(xiàn)電機(jī)從電能到轉(zhuǎn)矩輸出能量的轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)電磁型電機(jī)相比，超聲波電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、噪聲小、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]國內(nèi)外有較多專利申請(qǐng)涉及超聲波電機(jī)領(lǐng)域，其中以行波型超聲波電機(jī)為典型。由于行波型超聲波電機(jī)需要在定子表面加工許多齒狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)需要摩擦材料的粘接，這使得加工過程變得繁瑣復(fù)雜。與行波超聲波電機(jī)相比，復(fù)合型超聲波電機(jī)僅需一組壓電陶瓷單相激勵(lì)，結(jié)構(gòu)簡單，更容易實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，所以具有極其廣闊的應(yīng)用前景。近年來對(duì)復(fù)合型超聲波電機(jī)的研宄主要集中在縱彎復(fù)合型、縱扭復(fù)合型、縱彎扭復(fù)合型以及徑扭復(fù)合型超聲波電機(jī)上，而這些電機(jī)在設(shè)計(jì)中需要考慮兩種不同模態(tài)的調(diào)諧問題，使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程變得復(fù)雜。
[0004]超聲波電機(jī)的工作方式是利用定、轉(zhuǎn)子間的摩擦接觸，使得定子推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)行。提高輸出轉(zhuǎn)矩常用的方法是增加定、轉(zhuǎn)子接觸面積和改變電機(jī)結(jié)構(gòu)。增加電機(jī)的直徑可達(dá)到增加定、轉(zhuǎn)子接觸面積的效果，但會(huì)大幅增加電機(jī)的體積。轉(zhuǎn)矩是超聲波電機(jī)的重要性能指標(biāo)，如何合理設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)以提高轉(zhuǎn)矩一直是這一領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種彈性葉片式并聯(lián)型超聲波電機(jī)。采用壓電陶瓷的徑向振動(dòng)方式，通過彈性葉片的彎曲變形將徑向振動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)中采用雙定子并聯(lián)方式，提升了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，該電機(jī)具有駐波超聲波電機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)，此外，該電機(jī)還具有大轉(zhuǎn)矩、結(jié)構(gòu)簡單、易安裝的特點(diǎn)。
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種彈性葉片式并聯(lián)型超聲波電機(jī)，包括底座(11)、轉(zhuǎn)子(5)、轉(zhuǎn)軸(12)以及一個(gè)以上的相互并聯(lián)在一起的定子；所述轉(zhuǎn)子(5)的形狀為圓筒形，所述轉(zhuǎn)軸(12)固定連接在轉(zhuǎn)子(5)上，而所述定子安裝在底座(11)上，且所述定子設(shè)置于轉(zhuǎn)子(5)內(nèi)；所述定子包括壓電陶瓷、金屬環(huán)、彈性葉片，所述彈性葉片固定安裝在金屬環(huán)外側(cè)上，且金屬環(huán)外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與彈性葉片之間的夾角在25-35度之間，同時(shí)所述彈性葉片和轉(zhuǎn)子(5)之間通過剛性直接接觸連接，實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子間的能量傳遞；而所述壓電陶瓷粘接在金屬環(huán)的內(nèi)側(cè)面上。
[0007]所述定子的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，分別為第一定子、第二定子；所述第一定子包括第一壓電陶瓷(10)、第一金屬環(huán)(9)、以及第一彈性葉片(13)，所述第一彈性葉片(13)固定在第一金屬環(huán)(9)外側(cè)上，且第一金屬環(huán)(9)外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與第一述彈性葉片(13)之間的夾角在25-35度之間，而第一壓電陶瓷(10)粘接在第一金屬環(huán)(9)的內(nèi)側(cè)面；所述第二定子包括第二壓電陶瓷(10’)、第二金屬環(huán)(9’)、第二彈性葉片(13’)，所述第二彈性葉片(13’ )以固定在第二金屬環(huán)(9’ )外側(cè)上，且第二金屬環(huán)(9’ )外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與第二彈性葉片(13’ )之間的夾角在25-35度之間，而第二壓電陶瓷(10’ )粘接在第二金屬環(huán)(9’ )的環(huán)內(nèi)側(cè)面；第一連接板(6)、第一定子、第二連接板(6’)、第二定子以及底座(11)依次固接在一起，使得第一定子、第二定子形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選的:第一定子的壓電陶瓷(10)和第二定子的壓電陶瓷(10’ )的體積至少占整個(gè)電機(jī)體積的90%。
[0009]優(yōu)選的:所述第一彈性葉片(13)沿第一金屬環(huán)(9)圓周方向均布，所述第二彈性葉片(13’ )沿第二金屬環(huán)(9’ )圓周方向均布。
[0010]優(yōu)選的:第一連接板(6)、第二連接板(6’)、轉(zhuǎn)子(5)、法蘭(4)以及轉(zhuǎn)軸(12)，所述第一定子通過第一橡膠塊(7)被固定在第一連接板(6)和底座(11)之間，而所述第二定子通過第二橡膠塊(7’ )被固定在第二連接板(6’ )和底座(11)之間；法蘭(4) 一側(cè)通過第二固定螺絲(3)與轉(zhuǎn)子(5)連接、另一側(cè)通過第一固定螺絲(I)與轉(zhuǎn)軸(12)連接。
[0011]優(yōu)選的:所述轉(zhuǎn)軸(12)位于第一金屬環(huán)(9)、第二金屬環(huán)(9’ )的中心，且所述轉(zhuǎn)軸(12)通過第一軸承(2)和第二軸承(2’)與底座(11)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一軸承(2)設(shè)置于轉(zhuǎn)軸(12)的上端，而第二軸承(2’ )設(shè)置于轉(zhuǎn)軸(12)的下端。
[0012]優(yōu)選的:所述第一連接板(6)與第一定子之間還設(shè)置有第一橡膠塊(7)，而第二定子以及底座(11)之間還設(shè)置有第二橡膠塊(7’)。
[0013]優(yōu)選的:第一金屬環(huán)(9)外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與第一述彈性葉片
[13]之間的夾角為30度，第二金屬環(huán)(9’)外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與第二彈性葉片(13’ )之間的夾角為30度。
[0014]有益效果:本發(fā)明提供的一種彈性葉片式并聯(lián)型超聲波電機(jī)，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0015]1.通過采用多個(gè)定子并聯(lián)運(yùn)行的方式，提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
[0016]2.壓電陶瓷體積占電機(jī)體積的90%以上，提高了電機(jī)的輸出功率。
[0017]3.電機(jī)通過采用多個(gè)圓周方向均布的彈性葉片推動(dòng)轉(zhuǎn)子，增大了定轉(zhuǎn)子接觸面積，分散了單個(gè)彈性葉片對(duì)轉(zhuǎn)子的摩擦損耗，提高電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命。
[0018]4.通過彈性葉片與轉(zhuǎn)子之間剛性摩擦將定子振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)能量，無需粘接摩擦材料，結(jié)構(gòu)簡單，簡化加工過程，同時(shí)避免摩擦材料的損耗，增加電機(jī)的使用壽命。
[0019]5.電機(jī)為駐波型超聲波電機(jī)，無需不同模態(tài)間頻率的調(diào)諧即可實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。
[0020]6.轉(zhuǎn)軸通過上、下兩個(gè)軸承的共同調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。
[0021]7.通過絕緣橡膠塊，減小底座對(duì)電機(jī)定子振動(dòng)的影響。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的定子環(huán)部件圖。
[0024]其中:1為第一固定螺絲、2為第一軸承、2’為第二軸承、3為第二固定螺絲、4為法蘭、5為轉(zhuǎn)子、6為第一連接板、6’為第二連接板、7為第一橡膠塊、7’為第二橡膠塊、8為第三固定螺絲、8’為第四固定螺絲、9為第一金屬環(huán)、9’為第二金屬環(huán)、10為第一壓電陶瓷、10’為第二壓電陶瓷、11為底座、12為轉(zhuǎn)軸、13為第一組彈性葉片、13’為第二組彈性葉片。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0026]一種彈性葉片式并聯(lián)型超聲波電機(jī)，如圖1所示，包括底座11、轉(zhuǎn)子5、轉(zhuǎn)軸12以及一個(gè)以上的相互并聯(lián)在一起的定子；所述轉(zhuǎn)子5的形狀為圓筒形，所述轉(zhuǎn)軸12固定連接在轉(zhuǎn)子5上，而所述定子安裝在底座11上，且所述定子設(shè)置于轉(zhuǎn)子5內(nèi)；所述定子包括壓電陶瓷、金屬環(huán)、彈性葉片，如圖2所示，所述彈性葉片固定安裝在金屬環(huán)外側(cè)上，且金屬環(huán)外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與彈性葉片之間的夾角在25-35度之間，同時(shí)所述彈性葉片和轉(zhuǎn)子5之間通過剛性接觸連接，實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子間的能量傳遞；而所述壓電陶瓷粘接在金屬環(huán)的內(nèi)側(cè)面上。
[0027]如圖1所示，所述定子的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，分別為第一定子、第二定子；所述第一定子包括第一壓電陶瓷10、第一金屬環(huán)9、以及第一彈性葉片13，如圖2所示，所述第一述彈性葉片13固定在第一金屬環(huán)9外側(cè)上，且第一金屬環(huán)9外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與第一述彈性葉片13之間的夾角在25-35度之間，而第一壓電陶瓷10粘接在第一金屬環(huán)9的內(nèi)側(cè)面；所述第二定子包括第二壓電陶瓷10’、第二金屬環(huán)9’、第二彈性葉片13’，所述第二彈性葉片13’以固定在第二金屬環(huán)9’外側(cè)上，且第二金屬環(huán)9’外側(cè)上安裝彈性葉片的固定點(diǎn)的法線與第二彈性葉片13’之間的夾角在25-35度之間，而第二壓電陶瓷10’粘接在第二金屬環(huán)9’的環(huán)內(nèi)側(cè)面；第一連接板6、第一定子、第二連接板6’、第二定子以及底座11依次固接在一起，使得第一定子