[实用新型]均压型行波形超声波电机

说明书

本实用新型是一种改进型的均压行波形超声波电机，属于超声波电机制造的技术领域。

超声波电机(Ultrasonic Motor，简称USM)是一种应用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动，并通过摩擦耦合，把电能转换为机械能输出的新型直接驱动电机。超声波电机与传统的电机不同，没有磁极和绕组，无须通过电磁作用而产生运动力。在传统的伺服电机驱动系统中，为获得控制系统所要求的低速大转矩的特性，必须使用减速传动机构，这不仅增加了机械部件的复杂性和重量，而且减速齿轮对驱动系统的反冲效应、对进给量的放大效应以及对驱动控制的柔顺性的影响都是不可避免，严重阻碍了控制系统快速性和精确性的提高，因而行波超声波电机代替电磁式电机在非连续控制领域的应用有着广泛的前景。

从现有的行波超声波电机产品和申请的专利来看，超声波电机一般由振动体和移动体组成。其中振动体相当于传统电机的定子，由压电陶瓷和金属弹性材料制成，金属弹性材料包括蝶簧，移动体相当于传统电机中的转子，由摩擦材料及铝金属等制成。在振动体的压电陶瓷振子上加高频交流电压时，利用压电陶瓷的逆压电效应产生几十千赫兹的超声波振动，将这种振动通过振动体和移动体之间的摩擦耦合，变换成移动体的旋转或直线运动。从理论上来看，超声波电机与传统的电磁式微电机相比，其突出的优点表现在：低速大转矩、结构紧凑、控制性能良好、动态响应时间快、无电磁干扰、无噪声。但目前的行波超声波电机产品由于其结构中的零部件机加工精度和装配工艺等不确定外因素的影响，使得超声波电机的输出力矩小、效率低、运行有噪声、电机温升高。尤其是大直径的行波超声波电机，若延用其它小直径行波超声波电机的结构，则蝶簧的加工精度与通过蝶簧的松紧来调节加在电机上的正压力的方法对大直径的超声波电机的稳定运行有着决定性的影响，增加了超声波电机输出力矩大小的不确定性，运行有噪声，同时，由于大直径行波超声波电机定、转子间的压力、摩擦力、磨损的增大，若采用现有的行波超声波电机薄型转子的设计方法，摩擦的作用会使定、转子温升快，从而延迟超声波电机产业化的进程，影响超声波电机在微电机领域的广泛应用。

本实用新型的目的就是提供一种输出转矩大、无噪音、低温升的大直径均压型行波超声波电机。

本实用新型的均压型行波形超声波电机是一种改进型的超声波电机，该均压型行波形超声波电机由上端盖、下端盖、转子、定子、轴承、轴所组成，在转子与轴的固定面之间设有一层减振层，并由螺钉将转子、轴、减振层固定为一体。减振层采用硅橡胶。在轴的固定面的上平面与上端盖的内侧之间设有一个可以更换其厚度的垫片。该电机有转矩大，无噪音、低温升的优点。

本实用新型的优点在于同现有的类似超声波电机相比，具有结构紧凑、压力调整方便，吸震效果好、输出力矩大、无噪声、温升低的优点，由于其特殊结构，调节垫片(3)的厚薄就可以使定子与转子间获得适当的压力，可见压力的大小调整可以很方便地获得。而一般行波超声波电机的压力则是调节蝶形弹簧的松紧程度来实现的，其压力分布不均匀，对纵向振动的吸收要通过弹性体的传递，因而纵向吸震效果差，转速不稳，有时有噪音。而本实用新型的定转子间的压力是通过调节垫片的厚薄施压于转子顶部的，压力分布均匀，直接利用转子本身的弹性和硅橡胶来吸收纵向振动，无需力的传递，对纵向振动的吸收效果好，使得转速平稳，可获得较大的输出转矩，电机运行时无噪声，温升低。

本实用新型中的均压型行波形超声波电机弹性体不同于一般的行波形超声波电机，它没有蝶形弹簧，这样不仅优化了超声波电机的结构，使结构显得更紧凑，而且去除了蝶簧加工工艺(蝶簧加工工艺比较复杂)和装配工艺所引起的误差，使本发明中的电机能获得较大的输出转矩。

本实用新型中的转子比一般行波超声波电机的薄、转子轻，距中心最厚处达7mm，超声波电机不仅利用转子本身的弹性，使施加的正压力分布均匀，运转过程中转子不易变形，而且利用硅橡胶来吸收转子的纵向振动，使电机的转差率保持不变，输出力矩增大，噪音降低。由于大直径行波超声波电机的定转子之间的摩擦、磨损产生的热量大于小直径行波超声波电机，所以本实用新型中利用厚转子直接吸热、散热，使得电机温升很低。

图1是本实用新型的结构示意图，其中有上端盖1、轴2、固定面21、垫片3、减振层4、螺钉5、转子6、定子7、下端盖8、螺钉9、轴承10、压电陶瓷11、摩擦材料12。

本实用新型的实施方案如下：