[发明专利]二自由度球形行波型超声波电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波电机，尤其涉及一种新型的具有二个运动自由度的 行波型超声波电机结构。

背景技术

随着科技的发展，机电系统的日益复杂化，尤其是一些精密装置对性能的 要求越来越高，单自由度电机已经不能满足要求。与单自由度电机相比，多自 由度电机的机械集成度高，结构更紧凑，在需要有多自由度运动的设备中会有 广泛的应用前景，如机器人关节，机器人眼球，卫星跟踪天线驱动等。

多自由度球形行波型超声波电机是超声波电机的基础上发展起来的一种电 机，它具有超声波电机的许多优点，如可产生较高的摩擦转矩，尤其是低速下 可以实现高输出转矩；在结构设计上具有简单性和灵活性，可以实现多个自由 度的运动；由于没有磁极和绕组，不依靠电磁相互作用来传递能量，故无电磁 干扰。

目前的二自由度球形行波型超声波电机是国立东京农工大学的远山茂树教 授等人研制的，它有四个行波定子和一个球转子组成，可以作两个自由度的旋 转。这种电机有良好的速度和位置控制性，结构实现相对简单，此电机的应用 现状和前景十分看好。但是这种电机的不足之处在于，当球转子仅需要一对定 子驱动时，另外一对就会产生阻力，相当于增加了负载，降低了电机的效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种二自由度球形行波型超 声波电机。该电机比传统的二自由度球形行波型超声波电机少了一个压电振子， 增加了电机的效率，结构更简单，体积更小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二自由度球形行波型超 声波电机，它主要由盖板、球转子和三个压电振子组成，每个压电振子包括弹 簧座、侧盖、弹簧压套、螺旋板簧和行波定子；其中，三个弹簧座沿盖板中心 120度对称地固定在盖板上，侧盖与弹簧座螺纹联接，弹簧压套在弹簧座内与弹 簧座间隙配合，螺旋板簧与弹簧压套相连，行波定子与螺旋板簧相连，球转子 由三个行波定子夹持。

进一步地，所述盖板中心120度对称地分布有螺纹孔，三个弹簧座通过十字 槽沉头螺钉固定在盖板上。

进一步地，所述弹簧压套的外圈周边沿圆中心120度对称分布有三个弹簧压 套外圈周边槽。螺旋板簧的三个螺旋板簧引出脚分别卡在弹簧压套3的三个弹簧 压套外圈周边槽中固定。

进一步地，所述行波定子的底部有定子底部凹槽，卡在螺旋板簧的螺旋板 簧定位孔凸台上。

本发明的有益效果是：

1、本发明比传统的二自由度球形行波型超声波电机少了一个压电振子，提 高了电机的效率。

2、本发明仅采用弹簧座、弹簧压套、螺旋板簧、侧盖、盖板等少数零件， 结构更简单，紧凑。

3、本发明的螺旋弹簧保证了在电机运行过程中，行波定子能自适应地调整 姿态以使内缘紧贴球转子表面，做到自动对心。

4、本发明能方便地调整各个行波定子与球转子之间的预紧力。

附图说明

图1是行波定子的结构示意图，其中，(a)是主视图，(b)是左视图，(c) 是后视图；

图2是螺旋弹簧的主视图；

图3是弹簧座的结构示意图，其中，(a)是前视图，(b)是剖面图；

图4是弹簧压套的结构示意图，其中，(a)是俯视图，(b)是主视图；

图5是盖板主视图；

图6是侧盖的结构示意图，其中，(a)是主视图，(b)是左视图；

图7是本发明二自由度球形行波型超声波电机的装配示意图；

图中，弹簧座1，侧盖2，弹簧压套3，螺旋板簧4，盖板5，行波定子6，球 转子7，定子内缘8，定子底部凹槽9，螺旋板簧引出脚10，螺旋板簧定位孔儿， 螺旋板簧定位孔凸台12，弹簧压套外圈周边槽13。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图所示，本发明二自由度球形行波型超声波电机主要由盖板5、球转子7 和三个压电振子组成，每个压电振子包括弹簧座1、侧盖2、弹簧压套3、螺旋板 簧4和行波定子6。其中，三个弹簧座1沿盖板5中心120度对称地固定在盖板5上， 侧盖2与弹簧座1螺纹联接，弹簧压套3在弹簧座1内与弹簧座1间隙配合，螺旋板 簧4与弹簧压套3相连，行波定子6与螺旋板簧4相连，球转子7由三个行波定子6 夹持。