[发明专利]内圆台定子的超声电机

说明书

本发明提出了一种基于内圆台定子的超声电机，包括定子，转子及支架，定子包括金属基体及其周围均匀粘贴的多片压电陶瓷，金属基体为空心圆柱形，其底面设置多个固定孔与基座固定；金属基体的中心孔为转子轴孔，转子为T型圆平台，其平台下端的输出轴穿过中心孔通过轴承安装在基座上；通过螺母限定套在转子的输出轴下端的弹簧位置，使得定转子直接紧密接触。该电机具有结构简单，成本低，可在振动冲击环境中进行应用等优点。

技术领域

本发明涉及到一种基于内圆台定子的超声电机，属于压电超声电机技术领域。

背景技术

超声电机(Ultrasonic Motor,USM)是一种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。超声电机突破了传统电机的概念，它没有磁钢和绕组，不依靠电磁感应传递能量，具有结构简单、设计灵活、低速大转矩/推力、功率/力矩密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰且不受电磁干扰等优点。

公开号为“CN 1610239A”，发明名称为“圆筒型非接触超声电机”中提出在圆筒四周均布压电陶瓷片构成了定子，并以此为基础开发了一种超声电机。但该电机定转子之间不接触，无法断电自锁；且圆筒内部是通孔，为了不影响定子工作模态的激发，定子安装在垫圈上，安装不便的同时增加了装配的复杂程度；且该电机不适合振动冲击等复杂环境。

发明内容

1、本发明的目的

为了解决“圆筒型非接触超声电机”中存在装配不变，无法断电自锁等问题，提出了一种基于内圆台定子的超声电机。

2、本发明的技术方案

本发明提出了一种基于内圆台定子的超声电机，包括定子，转子及支架，定子包括金属基体及其周围均匀粘贴的多片压电陶瓷，金属基体为空心圆柱形，其底面设置多个固定孔与基座固定；金属基体的中心孔为转子轴孔，转子为T型圆平台，其平台下端的输出轴穿过中心孔通过轴承安装在基座上；通过螺母限定套在转子的输出轴下端的弹簧位置，使得定转子直接紧密接触。

更进一步，所述的多片压电陶瓷为四片，均匀的分布在圆筒的四周，压电陶瓷其中一组相对的两个压电陶瓷片为交变电压为Psinωt，另一组相对的两个压电陶瓷片为交变电压为Pcosωt，每组相对的压电陶瓷正负极相反；同时接入A相与B相电压，定子的内表面将产生行波，并在摩擦力的作用下驱动转子运动，产生输出。

更进一步，定子的底面下表面加工有一个凸台，凸台的直径小于定子底面直径。

更进一步，定子的内表面为一个倒圆台。

更进一步，定子下表面有螺纹孔，通过螺钉与基座紧密配合。

3、本发明的有益效果

(1)本发明中的定子在高频电压信号的激励下，产生时间与空间相位差均为90°的两相驻波在在定子内表面合成一个行波，最终在摩擦力的作用下驱动转子运动，产生输出。

(2)本发明加工装配简单，易于实现微型化，结构紧凑。

附图说明

图1为内圆台圆筒型超声电机的结构示意图。

图2为定子的结构示意图。

图3与图4分别为定子的俯视图与剖视图

图5为转子的结构示意图。

图6为定子的A相振动模态。

图7为定子的B相振动模态。

图中标号所代表的含义为：1为压电陶瓷片，2转子，3金属基体，3a中心轴孔，3b固定孔，4螺钉，5轴承，6基座，7弹簧，8螺母。