[发明专利]使用复合弯振双足直线超声振子的旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用复合弯振双足直线超声振子的旋转电机，属于压电超声电机技术领域。

背景技术

压电超声电机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，压电超声电机具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点。

出于激励原理的简单性和理论分析方法的简便性，目前旋转型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，该压电陶瓷片工作在d₃₁模式，d₃₁振动模式是陶瓷片沿长度方向伸缩振动的模式，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，该类超声电机存在耦合效率低、机械输出能力难于提高等缺点。

发明内容

本发明的目的是解决现有贴片式旋转型压电超声电机存在耦合效率低、机械输出能力难于提高的问题，提供一种使用复合弯振双足直线超声振子的旋转电机。

本发明所述使用复合弯振双足直线超声振子的旋转电机，它包括n个振子、转子组件、基座、n个板簧、n个预压螺钉和4n个挡板，n为正整数，

所述基座的中心具有中心通孔并设置有轴承座，转子组件设置于中心通孔内，该基座上沿轴承座外圆周方向均匀分布n个矩形截面槽，每个矩形截面槽内设置一个振子；

转子组件由转子轴、两个盘形转子、两个联接键、两个转子锁紧螺母、两个轴承端盖、两个轴承和轴承预紧螺母组成，

转子轴穿过所述中心通孔并通过两个轴承与轴承座转动联接，两个轴承端盖分别与轴承座的上下两个端面固定连接实现对两个轴承的外环预紧，轴承的内环通过旋合在转子轴上的轴承预紧螺母实现预紧，

两个盘形转子对称套在转子轴的两端，每个盘形转子通过一个联接键和一个转子锁紧螺母与转子轴固定连接，

每个振子的中部通过两个安装座和四个挡板与基座配合实现对该振子的定位，所述两个安装座分别位于该振子沿基座圆周方向的两侧，且均位于矩形截面槽内，每个安装座侧面的上、下两端分别与一个挡板的侧面配合实现定位，挡板与基座固定连接；

每个矩形截面槽内还设置有一个板簧，该板簧位于振子与基座的外侧壁之间，该侧壁的中间嵌入有一个预压螺钉，该预压螺钉与基座螺纹啮合连接，该预压螺钉的螺帽位于基座外侧，该预压螺钉的另一端压在板簧的中间，该板簧的两端分别与位于该矩形截面槽内的振子两个安装座固定连接，该振子的两个驱动足与两个盘形转子的外环表面相接触。

所述振子包括两个端盖、八片弯振压电陶瓷片、法兰、两个薄壁梁、两个绝缘套、八个电极片和两个摩擦片，

两个薄壁梁对称设置在法兰的两侧中间，每个薄壁梁的一端与法兰侧壁固定连接，该薄壁梁的另一端与一个安装座固定连接，

法兰的两个端面分别居中设置一个螺柱，每个螺柱上均套有四片弯振压电陶瓷片，螺柱与四片弯振压电陶瓷片的套接面之间设置有绝缘套，在法兰的端面与弯振压电陶瓷片之间、及相邻的弯振压电陶瓷片之间均固定有电极片；

所述端盖是截面为方形或者圆形并由首端面至末端面逐渐变细的块体，端盖的首端面的中心有一个带内螺纹的盲孔，两个端盖分别通过其盲孔旋合于两个螺柱的端部，从而将弯振压电陶瓷片压紧在端盖和相应的法兰端面之间，

每个端盖的末端面上设置一个驱动足，驱动足为截面和端盖的末端面相同的块体，所述截面为平行于端盖的末端面的平面，每个驱动足的一个侧面上设置有矩形槽，该矩形槽内固定摩擦片，驱动足通过摩擦片与盘形转子的外环表面相接触；

所述弯振压电陶瓷片均沿厚度方向极化，将两个端盖之间的八片弯振压电陶瓷片从一个端盖到另一个端盖依次顺序排号，则有：

第一片和第二片弯振压电陶瓷片极化方向相反、第二片和第七片弯振压电陶瓷片极化方向相同、第七片和第八片弯振压电陶瓷片极化方向相反、第三片和第四片弯振压电陶瓷片极化方向相反、第四片和第五片弯振压电陶瓷片极化方向相同、第五片和第六片弯振压电陶瓷片极化方向相反；

每片弯振压电陶瓷片由对称切分的两个半片压电陶瓷片组成，该两个半片压电陶瓷片极化方向相反，第一、二、七、八片弯振压电陶瓷片的切分线共面，第三、四、五、六片弯振压电陶瓷片的切分线共面，分别共面的两种切分线相互垂直。