[实用新型]基于d15效应的扭振行波旋转超声电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声电机，尤其涉及一种扭振行波型旋转超声电机，属于超声电机技术领域。

背景技术

行波旋转超声电机属于新型特种电机，其工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转换为弹性体(定子)的机械能，使定子表面产生高频的微幅振动(微米级别)，通过合成定子表面的振动而形成行波，再利用接触和摩擦作用将定子的微幅振动转换为转子的转动，从而输出机械能，驱动负载。

行波旋转超声电机是最具应用价值的一类超声电机，目前已经应用到了很多地方，这类超声电机能够达到很高的扭矩和转速，且性能稳定。对它的研究可追溯到20世纪80年代，到目前为止，其具体的构造形式已有很多种。然而，大多数行波旋转超声电机都是用胶将压电陶瓷粘贴在定子中，而胶粘方式对于高温等特殊环境的适应性很差，例如在航天领域存在着极端高温环境，这种环境会影响粘胶的性能，从而导致电机性能下降甚至发生故障，这就降低了超声电机在航空航天领域中的稳定性和可靠性。为了更好地发挥超声电机的应用价值，亟需一种能在高温等特殊环境中持续工作的超声电机。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的缺陷，而提出一种环境适应性强、可靠性高的基于d15效应的扭振行波旋转超声电机。

该扭振行波旋转超声电机包括由定子、转子、底座和输出轴构成的超声电机本体以及至少两组用于产生扭转振动的扭振子组件，每组扭振子组件均通过连接臂与超声电机本体中的定子连接。所述每组扭振子组件均是由前配重、后配重、预紧螺栓和至少一对扭振压电陶瓷片组成，其中预紧螺栓依次将后配重、扭振压电陶瓷片对和前配重夹紧，前配重的端面通过连接臂与超声电机本体中的定子连接。所述扭振压电陶瓷片对中的两片扭振压电陶瓷片以极化方向相反的方式布置。

技术效果：

1、充分有效地利用了扭振子便于螺栓安装的特点，从而避免了采用胶粘方式固定压电陶瓷片，大大提高了超声电机的环境适应能力，降低了电机性能受温度的影响，扩大了应用范围，也提高了可靠性。

2、借鉴了行波旋转超声电机的优化设计结构，结构容易扩展，可以满足高转速和大扭矩的要求，提高了输出功率。

附图说明

图1为本实用新型的剖视结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的扭振子组件与定子连接结构示意图。

图3为本实用新型实施例2的扭振子组件与定子连接结构示意图。

图1～图3中的标号名称：1、定子；2、底座；3、下轴承；4、输出轴；5、摩擦材料；6、罩壳；7、上轴承；8、阻尼材料；9、转子；10、连接臂；111、前配重；112、后配重；113、扭振压电陶瓷片；114、预紧螺栓。

图4为本实用新型中的扭振压电陶瓷片极化方式与电激励方式示意图，图中：箭头表示扭振压电陶瓷片的极化方向；表示第一扭振子组件上的电压相位；表示第二扭振子组件上的电压相位。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步说明。

本实用新型超声电机包括由定子、转子、底座和输出轴构成的超声电机本体以及至少两组用于产生扭转振动的扭振子组件，所有的扭振子组件均设置于超声电机本体外侧，每组扭振子组件均通过连接臂与超声电机本体中的定子连接。

本实用新型超声电机的剖视结构如图1所示。在超声电机本体中：定子1安装在底座2上，输出轴4连接在转子9上，转子9的上端粘贴有阻尼材料8，转子9的下端面粘贴有摩擦材料5并与定子1接触，输出轴4的顶端通过上轴承7安装在罩壳6的端盖内，输出轴4通过下轴承3定位在底座2上并延伸出底座2，在定子1的表面有开齿摩擦片，其用于及时排除定、转子工作期间产生的细小粉末，以保证电机稳定工作。每组扭振子组件均是由前配重111、后配重112、预紧螺栓114和至少一对基于d15效应的扭振压电陶瓷片组成，每对扭振压电陶瓷片中的两片扭振压电陶瓷片以极化方向相反的方式布置，其中：前配重111、扭振压电陶瓷片对和后配重112构成中空的筒形，前、后配重的内部设有螺纹，通过拧入预紧螺栓114依次将后配重112、扭振压电陶瓷片对和前配重111夹紧，从而固定住扭振压电陶瓷片对，此时扭振子组件呈圆柱体。在前配重111的端面通过连接臂10与超声电机本体中的定子1连接，连接臂通过过盈配合或焊接等方式连接在前配重端面和定子之间。对扭振子组件进行激励，扭振子组件产生扭转振动，并通过连接臂的强迫振动来激发定子上的行波旋转型振动，从而通过定转子之间的摩擦作用驱动转子进行旋转运动。