[发明专利]弯振夹心换能器式圆筒定子及使用该定子的超声电机

说明书

技术领域

本发明涉及到一种弯振夹心换能器式圆筒定子及使用该定子的超声电机，属于压电超声电机技术领域。

背景技术

压电超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中激励出超声频段内的振动，在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动，进而通过定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动，具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点，作为一种压电驱动器有着十分广泛的应用。出于激励原理的简单性和理论分析方法的简便性，目前压电超声电机大多采用金属弹性体粘贴压电陶瓷薄片的方式进行激励，由于受压电陶瓷的d₃₁模式机电耦合效率和陶瓷材料抗拉强度低，以及胶层的强度和疲劳寿命等的限制，这样的激励方式使得机械输出能力受到严重制约。

发明内容

为了解决现有压电超声电机存在的机电耦合效率和陶瓷材料抗拉强度低、机械输出能力受制约的问题，本发明提供了一种弯振夹心换能器式圆筒定子及使用该定子的超声电机。

本发明的弯振夹心换能器式圆筒定子由圆筒和偶数个弯振夹心换能器组成；所述偶数个弯振夹心换能器对称分布固定连接在所述圆筒侧壁外，所述弯振夹心换能器由前端盖、后端盖、绝缘套、两对弯振压电陶瓷片、法兰和薄铜片电极组成；前端盖是截面为矩形并逐渐变细的四棱柱体，所述前端盖的厚度与圆筒的高度相等，前端盖的小端面和圆筒侧壁的外表面固定连接，所述前端盖的大端面的中心有一个带内螺纹的盲孔，后端盖的中心是带有内螺纹的通孔，所述法兰中心的两端带有螺柱；在所述法兰上与所述螺柱垂直的两个对称平面的中心分别有一个锥形盲孔，法兰通过螺柱分别与前端盖和后端盖固定连接，两对弯振压电陶瓷片分别套在前端盖和法兰之间、法兰和后端盖之间的螺柱上，在前端盖和弯振压电陶瓷片之间、以及每对的两个弯振压电陶瓷片之间分别固定有电极片，所述弯振压电陶瓷片、电极片和法兰的螺柱之间固定有绝缘套，所述压电陶瓷片沿厚度方向极化，每两个相邻的弯振夹心换能器上对应位置的弯振压电陶瓷片的极化方向相反。

本发明的使用弯振夹心换能器式圆筒定子的超声电机由定子、转子组件、基座和偶数个夹持块组件组成；转子组件由带轴转子、无轴转子、联接键、耐磨衬圈、橡胶垫、碟形弹簧和锁紧螺母组成；其中带轴转子和无轴转子为圆台形，所述带轴转子和无轴转子的细端分别从定子的圆筒的上方和下方嵌入，所述无轴转子通过联接键固定在带轴转子的力矩输出轴上，在带轴转子和无轴转子与圆筒相接触的侧面分别固定有耐磨衬圈，在无轴转子的下面采用橡胶垫、碟形弹簧和锁紧螺母实现带轴转子和无轴转子的预紧，夹持组件的数量与所述定子中包含的弯振夹心换能器的数量相等，每个夹持组件由两个夹持块组成，每个夹持块为“凹”字形，在所述夹持块的中间横梁内侧中心安装有一个锥形顶尖，每一组的两个夹持块分别位于定子的一个弯振夹心换能器的法兰的上、下相对固定连接，所述两个夹持块上的锥形顶尖分别嵌入所述法兰上的两个锥形盲孔内，下面的夹持块固定在基座上。