[发明专利]压电电机定转子间压紧力的调节方法及其调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及压电电机技术领域，具体涉及一种压电电机定转子间压紧力的调节方法及其调节装置。

背景技术

压电电机是一种新型原理的驱动电机，不同于传统的电磁电机，它是利用电致伸缩材料（如压电陶瓷PZT等）的逆压电效应，将电能转换为机械能的一种机电能量转换装置。压电电机有多种形式，包括利用外加电场产生刚性位移的方式和利用交变电场导致机械谐振产生位移的方式（压电超声电机）。压电超声电机是利用压电材料的逆压电效应将电能转换为弹性体（定子）的超声频微观振动，并通过摩擦将振动转换成运动体（转子或动子）的宏观运动（转动或移动）。目前，压电超声电机已有成熟的产品和成功的应用。

在各种压电电机，特别是压电超声电机中，定子和转子（或动子）之间的预紧力对超声电机定子振动特性及电机整体性能都有重要影响。预紧力大小不但对超声电机定子的共振频率、振子边缘的振幅及振动速度有较大的影响，而且对电机的输出转矩、效率、噪声及速度等有重要影响。但目前超声电机预压力的调整一般是采用人工手动调整的方法进行，无法保证预紧力的准确大小，往往不能满足装配精度高的地方。特别地，超声电机装配完成后在工作过程中定子和转子之间的压紧力是无法进行自动调节的，如果要再次调整压紧力大小，多数需要打开电机的外壳用人工方法手动调整。由于超声电机在运行过程中，随着使用时间的增加以及摩擦磨损、负载等的变化，电机的定子和转子之间的压紧力大小也会发生变化，从而影响到电机的性能稳定。而为了使电机输出性能最优，应将电机定子和转子间的压紧力实施实时控制。另外，有些时候在对压电超声电机进行速度及力矩等控制时，也需要对定子和转子之间的压紧力进行实时控制。

发明内容

本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种压电电机定转子间压紧力的调节方法，通过对电致伸缩材料施加不同波形或大小的电压信号，可在电机工作过程中对定子和转子间的压紧力大小进行实时调节，并可用于电机的速度及力矩控制中。

本发明的另一目的在于提供能实现上述调节方法的多种调节装置。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本压电电机定转子间压紧力的调节方法，在压电电机的定子和转子之间施加预紧力之后，通过电致伸缩材料在定子和转子的轴向方向的逆压电效应伸缩变形，调整定子和转子之间的压紧力。

作为一种优选，所述电致伸缩材料为压电陶瓷叠堆，压电陶瓷叠堆的结构为圆环结构。

调节方法可以有多种实现过程：

1、电致伸缩材料直接与定子接触，对电致伸缩材料施加电压，电致伸缩材料在定子和转子的轴向方向的产生伸缩变形，电致伸缩材料变形后直接作用于定子，定子作用于转子。

2、电致伸缩材料与定子之间设置弹簧，对电致伸缩材料施加电压，电致伸缩材料在定子和转子的轴向方向的产生伸缩变形，电致伸缩材料变形后作用于弹簧，弹簧作用于定子，定子作用于转子。

3、电致伸缩材料直接与转子接触，对电致伸缩材料施加电压，电致伸缩材料在定子和转子的轴向方向的产生伸缩变形，电致伸缩材料变形后直接作用于转子，转子作用于定子。

4、电致伸缩材料与转子之间设置弹簧，对电致伸缩材料施加电压，电致伸缩材料在定子和转子的轴向方向的产生伸缩变形，电致伸缩材料变形后作用于弹簧，弹簧作用于转子，转子作用于定子。

调节方法的调节装置可以有多种实现结构：

1、定子和转子套在转轴上，定子和转子接触，定子与基座固定连接，转子与转轴固定连接，电致伸缩材料通过蝶形弹簧顶着定子。

2、定子与基座固定连接，转轴上依次固定套有导电滑环、电致伸缩材料、蝶形弹簧、转子、套筒、轴承和轴承挡圈，定子和转子接触。

3、定子与基座固定连接，外壳内部装有电致伸缩材料和推力轴承，推力轴承顶着转轴，蝶形弹簧和转子固定安装在转轴上，定子和转子接触。

4、外壳上装有预紧螺母，预紧螺母顶着弹簧，弹簧顶着电致伸缩材料，电致伸缩材料通过轴承顶着转轴，转子固定安装在转轴上，定子与基座固定连接，定子和转子接触。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

本压电电机定转子间压紧力的调节方法，通过对电致伸缩材料施加不同波形或大小的电压信号，电致伸缩材料在定子和转子的轴向方向的产生伸缩变形，所加电压不同，变形量也不同，电致伸缩材料的变形直接或者间接作用于定子或者转子，使定子与转子产生挤压，这样就可以在不拆开机壳的情况下调节两者的压紧力，甚至在电机运转过程中，同样可以对定子和转子间的压紧力大小进行实时调节，并可用于电机的速度及力矩控制中。