[实用新型]一种串联型正反螺旋定子直线超声电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及物联网电表及节能技术领域，具体涉及一种串联型正反螺旋定子直线超声电机。

背景技术

超声电机是利用压电陶瓷材料的逆压电效应，将压电振子超声频段内的振动能转换成机械能并依靠摩擦力来驱动转子运动的一种新型电机，具有结构简单紧凑、无电磁干扰、低转速大扭矩、分辨率高等特点，在微型机器人、微型飞行器、微型医疗器件等领域显示出较广阔的应用前景。

螺旋形定子超声微电机属于行波型超声电机的一种。作为当前最具代表性及应用最多的一类超声电机，行波型超声电机已经历了几十年的发展,国内外学者对不同结构的行波超声电机的工作机理及相关技术进行了广泛研究。与现有行波超声电机相比，螺旋形定子超声电机的主要优势在于：（1）螺旋形定子大大提高了定、转子间的接触面积，有利于提高输出力矩，降低磨损；（2）螺旋形定子结构本身即可实现预紧和支撑作用，无需额外的预紧和支撑机构；（3）螺旋形定子加工工艺简单，成本较低，有利于实现产业化。

螺旋形定子固有的螺旋结构使其在驱动转子旋转的同时，还产生轴向驱动力，即螺旋形定子超声电机的旋转运动和轴向运动是共存的，无论是用于构造旋转电机还是直线电机，共存的驱动力都需要电机额外设置机构进行消除，也影响了超声电机运行的稳定性。本实用新型提出一种正反螺旋直线超声电机，正、反螺旋产生的旋转驱动力相互抵消，轴向驱动力相互叠加，从而驱动转子产生纯直线运动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种串联型正反螺旋定子直线超声电机。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种串联型正反螺旋定子直线超声电机，包括定子、转子、超声换能器和吸振器，所述定子的一端连接超声换能器，另一端连接吸振器，所述转子穿接于定子内部或套接于定子外侧，所述定子由两个旋向相反的螺旋部同轴串联连接构成。

进一步的，所述定子的两个螺旋部以串联连接点为对称中心对称设置。

进一步的，所述定子的两个螺旋部由一条丝线绕制，两个螺旋部的两外端分别延伸出一段引线形成引出端，定子通过两个引出端分别连接超声换能器和吸振器。

进一步的，所述转子包括由硬质、轻质材料构成的棒式转子、或者由中空管状结构构成的管状转子，所述棒式转子穿接于定子的两个螺旋部内部，所述管状转子套接于定子的两个螺旋部外侧。

进一步的，所述超声换能器为可激发超声振动的装置。

进一步的，所述吸振器为阻尼结构或与所述超声换能器具有一定相位关系的激振器。

本实用新型的有益效果是:

（1）正反螺旋定子与转子直接配合，无需额外预紧装置；

（2）正、反螺旋产生的旋转驱动力方向相反，互相抵消，产生的轴向驱动力方向相同，互相叠加，因而转子为纯直线运动；

（3）定、转子接触面积大，有利于提高输出力矩，降低磨损；

（4）配合长波导设计时，正反螺旋定子直线超声电机非常适合微型化设计。

附图说明

图1为本实用新型超声电机结构图；

图2为本实用新型超声换能器及对应的安装螺母示意图；

图3为本实用新型串联型正反螺旋形定子结构图；

图4为本实用新型内部贯穿式转子示意图；

图5为本实用新型外部套装管状转子示意图;

图6为本实用新型另一个实施例中外部套装管状转子装配示意图;

图7为本实用新型正、反螺旋对转子作用力示意图。

图中标号说明：1、定子，2、转子，21、棒式转子，22、管状转子，3、超声换能器，4、吸振器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种串联型正反螺旋定子直线超声电机，包括定子1、转子2、超声换能器3和吸振器4，所述定子1的一端连接超声换能器3，另一端连接吸振器4，所述转子2穿接于定子1内部或套接于定子1外侧，所述定子1由两个旋向相反的螺旋部同轴串联连接构成，超声换能器3产生超声振动激发正反的两个螺旋部产生行波，驱动转子2做直线运动。

所述定子1的两个螺旋部以串联连接点为对称中心对称设置，一侧螺旋部为正螺旋，另一侧螺旋部为反螺旋，两个螺旋部其余参数相同。

如图3所示，所述定子1的两个螺旋部由一条丝线绕制，两个螺旋部的两外端分别延伸出一段引线形成引出端，定子1通过两个引出端分别连接超声换能器3和吸振器4。