[实用新型]一种面内行波型旋转超声电机

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种面内行波型旋转超声电机，属旋转超声电机及方法的技术领域。

背景技术：

超声电机是一种利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体在超声频段产生微幅振动，并通过定、动子之间的摩擦将其转换成动子的回转或直线运动的新型电机。其中，现有面内行波超声电机采用两种基本激励方式：一种是利用粘贴在圆环外圆柱面上的多片压电陶瓷片激发圆环的面内行波，通常需要在圆环外侧铣出多个平面，破坏了圆环的轴对称性，对行波的形成不利，同时结构也很复杂，不利于加工；另一种是利用多个相同的纵向振动的振子激发圆环的面内行波，结构复杂，且各个振子的安装和本身的一致性很难保证。本实用新型的面内行波超声电机，采用单个振子激发圆环的面内行波，结构简单、紧凑，易于加工和微、小型化。同时，由于两个发热区域(压电陶瓷单元和摩擦界面)相距较远，有利于热平衡，且无需轴承和润滑剂，适于真空环境使用。在机器人和空间探测方面具有广泛应用前景。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷提出一种面内行波型旋转超声电机，具有结构简单、紧凑，易于加工和微、小型化的特点，适用于机器人和空间探测装备上的应用。

本专利所采用的技术原理及方案是：

一种面内行波型旋转超声电机，由同转轴连接的定子组件和转子组件构成，其特征在于：所述定子组件由上至下依次设置连接圆环的上振子、第一纵振压电陶瓷电极片、第一纵振压电陶瓷、第二纵振压电陶瓷电极片、第二纵振压电陶瓷、限位杆、第一弯振压电陶瓷、弯振压电陶瓷电极片、第二弯振压电陶瓷和下振子，所述定子组件通过内部螺栓固定；所述转子组件由设置于圆环形上振子的圆环两侧的两个同转轴连接的锥形转子以及螺母和弹簧构成，螺母设置于第二锥形转子侧的转轴上，第二锥形转子与螺母之间设置弹簧，所述弹簧提供两个锥形转子与圆环之间的预压力。

本实用新型的有益效果是：该种旋转超声电机利用单个振子激发定子圆环的面内行波，结构简单紧凑，易于微、小型化，特别适用于机器人的关节驱动；双转子结构，无润滑剂，有利在真空环境中使用；电机中的两个热源(压电陶瓷片和摩擦界面)间的距离较大，这对于热平衡，缓减热应力都有好处，对空间探测等散热条件较差的情况有一定意义。定子加工可由普通线切割方法完成，除了两个转子锥面的同心度要求较高，没有其他苛刻的制造精度要求，具有一定推广价值。

附图说明：

图1是本超声电机的定子结构示意图。

图2是本超声电机的整体结构示意图。

图3是本超声电机的电压驱动信号输入端及振型示意图。

图4是本超声电机的摩擦驱动原理图。

图1中(a)为定子的前视图，(b)为立体图，(c)为两组压电陶瓷的结构图。图1中标号及符号名称：1上振子，2限位杆，3下振子，4纵振压电陶瓷，5弯振压电陶瓷，6垫片，7螺栓，8纵振压电陶瓷电极片，9弯振压电陶瓷电极片。

图2中(a)为超声电机的侧视图，(b)为立体图。图2中标号及符号名称：10带锥形转子的轴，11锥形转子，12螺母，13弹簧，14垫片。

图3中(a)为电压驱动信号的输入端，(b)为定子的纵振振型，(c)为定子的弯振振型。图3中标号及符号名称：15、16为纵振压电陶瓷的驱动信号输入端，17、18弯振压电陶瓷的驱动信号输入端，19纵振时矩形振子部分的振型，20纵振时定子圆环部分的振型，21弯振时矩形振子部分的振型，22弯振时定子圆环部分的振型。

图4中标号及符号名称：23质点运动轨迹，24接触区域。

工作原理及实施方式：

下面结合附图具体说明本旋转式超声电机的具体实施方式。