[实用新型]一种双膜片型定子的超声电机

说明书

技术领域

本实用新型属于微特电机领域，具体涉及一种双膜片型定子的超声电机

背景技术

超声电机是近几年发展起来的一种新原理电机，它没有磁钢和绕组，不依靠电磁感应传递能量，是利用压电陶瓷的逆压电效应，通过超声振动和摩擦耦合，将压电陶瓷材料的微观变形转换成转轴的宏观运动。具有结构简单、低速大力矩、电磁兼容性好、响应时间快、运动惯量小、控制精度高等特点，在伺服控制领域有着很好的应用前景。

从原理上讲超声电机的诸多特点是毋庸质疑的，但在实际应用中，受到压电材料、加工技术和控制技术的影响，往往达不到预期的要求。从低速特性(转速≤10rpm)上讲，以调频调速为例，速度越低，振动频率越远离谐振点，定子的振幅越小，振幅越小对定、转子的接触界面的光洁度和平面度要求越高，加工精度不够，将可能出现电机不工作或者转速在某些点不均匀。从电磁兼容特性看，超声电机本体的所有材料选用无磁性材料，在非工作状态下完全作到电磁的兼容性好，但是在工作状态下，由于高频驱动信号的施加，将会出现电磁干扰现象。这些将严重限制了实际应用。

本实用新型中超声电机分别从驱动源压电陶瓷、机械加工和驱动控制角度出发，对现有结构的电机进行了改进，将超声电机推向实际应用。

实用新型内容

本实用新型设计了一种双膜片型定子的超声电机，以满足实际应用中对低转速、大力矩、磁兼容特性好、控制精度高的要求。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型的特殊之处在于：所述的双膜片型定子的超声电机包括机座(12)、定子、转子、输出轴(6)和外壳(1)；所述的超声电机的驱动振子压电陶瓷为双膜片结构，粘接在定子弹性体(4)上；所述的转子输出接口为齿轮，与输出轴(6)上的齿轮啮合，两者之间依次设置调整垫圈(10)、轴承1(7)、轴承2(8)和外壳(1)，用螺钉将外壳(1)和机座(12)连接构成超声电机。

上述的定子是由弹性体(4)和双膜片压电陶瓷振子(5)粘接组成，用螺钉(9)固定在机座上。

上述的转子是由带有齿轮的转子金属体(2)和摩擦片(3)粘接组成，设置在定子的上方，定子的齿顶与转子摩擦片相接触。

上述的机座(12)和外壳(1)设置屏蔽罩(14)，电机引出线为屏蔽线(13)。

本实用新型相对于现有技术，解决了以下问题：

1.其机械阻抗低，提高了机电耦合特性；

2.使电机的输出功率将提高1.5-2倍，转换效率提高1.3倍；

3.使电机在1-10rpm运行时的输出特性明显改善；

4.从超声电机的控制策略分析，更易进行驱动控制；

5.双膜片型振子工作振幅的提高，从而降低了对电机结构件的加工精度，更容易实现批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为B的局部放大图；

图3为转子的结构示意图；

图4为定子结构示意图。

图中：1-外壳  2-转子金属件  3-摩擦片  4-弹性体5-双膜片压电陶瓷振子  6-输出轴  7-轴承1  8-轴承29-紧固螺钉  10-调整垫圈  11-吸振橡胶  12-机座13-引出屏蔽线  14-屏蔽罩部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。参见图1，本实用新型包括机座12、定子、转子、输出轴6和外壳1。

驱动振子压电陶瓷为双膜片结构，根据驱动电压的不同，变化双膜片压电陶瓷振子5的厚度。

在驱动电压较低，输出力矩不变的情况下，双膜片压电陶瓷振子5的厚度为单片结构厚度的一半，选好配对陶瓷片，使用专用粘接夹具和中温电极胶形成双膜片振子。

在驱动电压变化不大，输出力矩增加的情况下，双膜片压电陶瓷振子的厚度为单片结构厚度0.6～0.8倍。

参见图3，转子是由带有齿轮的转子金属体2和摩擦片3粘接组成，设置在定子的上方，定子的齿顶与转子摩擦片3相接触。

参见图4，定子是由弹性体4和双膜片压电陶瓷振子5粘接组成，用紧固螺钉9固定在机座12上。