[发明专利]电磁超声复合式电动机及其控制方法

权利要求书

1.电磁超声复合式电动机，包括超声波电动机和步进电机；其特征是，包括：基板，其上设有一开孔；所述的超声波电动机固定于基板一端面上，超声波电动机的输出轴从基板上的开孔中伸出；所述的步进电机的外壳固定于基板另一端面上，外壳内设有机座，机座的一端与超声波电动机的输出轴固定连接，步进电机的转轴从机座的另一端伸出机座和外壳带动负载，所述机座和外壳之间安装有为步进电机供电的电刷。

2.如权利要求1所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述机座安装在外壳中，由前端盖、后端盖和圆周形侧壁围成封闭腔体，所述前端盖上设有开孔，所述后端盖与超声波电动机的输出轴固定连接，侧壁与外壳之间连接有电刷；所述转轴的一端从机座前端盖和外壳上的开孔伸出带动负载，另一端通过轴承连接机座后端盖；所述步进电机还包括：

定子，包括固定在机座侧壁上的定子铁心，以及嵌于定子铁心上的定子绕组；

转子，位于定子铁心内侧同心固定于步进电机的转轴上。

3.如权利要求1所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述超声波电动机包括：

机壳，固定于基板一端面上；

定子，安装在机壳中，包括一固定于基板上的压电陶瓷环和固定于压电陶瓷环上的弹性环，所述压电陶瓷环沿厚度方向极化并由正余弦二相超声波电源供电；

转子，其一端固定于输出轴上并通过一预应力弹簧连接一固定于输出轴上的预应力螺帽，另一端在预应力弹簧的作用下抵靠所述弹性环。

4.如权利要求1或2或3所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述步进电机的外壳上固定有光电式编码器，转轴上固定有与光电式编码器相配合的编码圆光栅。

5.如权利要求2或3所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述步进电机的机座侧壁上安装有滑环基套，滑环基套上固定有滑环，所述外壳上开设有电刷调节孔，所述电刷一端通过一预应力弹簧和一与预应力弹簧连接的预应力螺丝固定于电刷调节孔，电刷另一端与滑环滑动连接。

6.如权利要求5所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述基板上对应电刷的位置固定安装有电刷支架，所述电刷安装在电刷支架上。

7.如权利要求2或3所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述步进电机的机座的圆周形侧壁呈阶梯状设置，其中靠近后端盖位置为凹陷部，所述凹陷部位置的侧壁与外壳之间连接电刷。

8.如权利要求1或2或3所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述超声波电动机的额定输出驱动转矩大于等于步进电机的额定输出驱动转矩，超声波电动机输出轴与步进电机后端盖之间的静摩擦转矩大于步进电机的临界驱动转矩，步进电机的临界驱动转矩大于步进电机转轴上的额定负载转矩。

9.如权利要求1或2或3所述的电磁超声复合式电动机，其特征是，所述步进电机是永磁式步进电机或反应式步进电机。

10.如权利要求1所述的电磁超声复合式电动机的控制方法，包括如下步骤：

1）令电磁超声复合式电动机中的超声波电动机的额定输出驱动转矩大于等于步进电机的额定输出驱动转矩，超声波电动机输出轴与步进电机后端盖之间的静摩擦转矩大于步进电机的临界驱动转矩，步进电机的临界驱动转矩大于步进电机转轴上的额定负载转矩；

2）对步进电机脉冲供电，超声波电动机不供电源，步进电机的定子不动，步进电机的转子转动带动转轴旋转，输出驱动负载；

3）切换步进电机供电方式，将步进电机切换成直流供电，步进电机转为直流励磁，步进电机的定子与转子之间相对静止；

4）启动超声波电动机，超声波电动机输出轴带动步进电机的机座转动，带动步进电机的定子与转子同步转动，由步进电机的转子带动转轴输出，驱动负载；

5）关停超声波电动机，步进电机的机座跟随超声波电动机输出轴停止转动，步进电机的定子与转子同步停止转动，步进电机转轴停转；

6）关闭步进电机的直流供电。

11.如权利要求10所述的电磁超声复合式电动机的控制方法，其特征是，所述步骤3）中切换步进电机供电方式，是采用增大步骤2）中脉冲供电的脉冲宽度来实现的。