[发明专利]基于三角位移放大的模态转换型双转子超声电机及方法

摘要

本发明公开了一种基于三角位移放大的模态转换双转子超声电机及方法，双转子超声电机包含定子组件、第一转子和第二转子；定子组件包含金属基体、第一驱动端、第二驱动端、以及第一至第三压电陶瓷片；第一驱动端、第二驱动端均包含螺纹杆、第一至第三三叉驱动头、圆盘和螺母。本发明采用了三角位移放大机构，具有加强输出效率的作用；舍去了传统超声电机设计时采用的弹簧预压装置，结构更为紧凑；同时具有非常好的对称性，这种结构控制特性和阻抗特性上的对称性有利于电机的控制器设计。

主权项

1.基于三角位移放大的模态转换双转子超声电机，其特征在于，包含定子组件、第一转子和第二转子；所述定子组件包含金属基体、第一驱动端、第二驱动端、以及第一至第三压电陶瓷片；所述金属基体呈圆柱状，其上端面和下端面均设有顶点在圆周上的等边三角形凹槽，金属基体的壁面上环向均匀设有第一至第三安装槽、分别用于设置第一至第三压电陶瓷片；所述第一驱动端、第二驱动端均包含螺纹杆、第一至第三三叉驱动头、圆盘和螺母；所述第一至第三三叉驱动头均包含第一长边、第二长边、短边、上定位边和下定位边，其中，所述短边、上定位边、下定位边平行设置；短边的一端分别和第一长边的一端、第二长边的一端相连，第一长边的另一端和上定位边的一端相连，第二长边的另一端和下定位边的一端相连；第一长边、上定位边和第二长边、下定位边关于所述短边所在直线对称；短边和上定位边位于第一长边两侧，且短边和第一长边之间的夹角、第一长边和上定位边之间的夹角均大于等于90°；所述螺纹杆的壁面上设有和其轴线平行的滑槽；所述圆盘的中心设有通孔，所述通孔内壁上设有和所述螺纹杆上滑槽匹配的滑块，使得所述圆盘套在所述螺纹孔上、能够在所述螺纹孔上上下自由滑动；所述第一驱动端的螺纹杆下端和所述金属基体上端面的中心固连；第一驱动端圆盘的下端面设有顶点在圆周上的等边三角形凹槽；第一驱动端的第一至第三三叉驱动头的上定位边、下定位边分别对应设置在第一驱动端圆盘下端面等边三角形凹槽的三条边、金属基体上端面的等边三角形凹槽的三条边中；第一驱动端的螺母设置在所述第一驱动端的圆盘上、和第一驱动端的螺纹杆螺纹连接，用于提供预紧力、使得第一驱动端的第一至第三三叉驱动头均竖直设置在第一驱动端的圆盘下端面和金属基体上端面之间；所述第二驱动端的螺纹杆上端和所述金属基体下端面的中心固连；第二驱动端圆盘的上端面设有顶点在圆周上的等边三角形凹槽；第二驱动端的第一至第三三叉驱动头的上定位边、下定位边分别对应设置在金属基体下端面的等边三角形凹槽的三条边、第二驱动端圆盘上端面等边三角形凹槽的三条边中；第二驱动端的螺母设置在所述第二驱动端的圆盘下、和第二驱动端的螺纹杆螺纹连接，用于提供预紧力、使得第二驱动端的第一至第三三叉驱动头均竖直设置在金属基体下端面和第二驱动端的圆盘上端面之间；所述第一转子、第二转子均呈圆管状，其内壁上设有环向凹槽；所述第一转子套在所述所述第一驱动端的第一至第三三叉驱动头外，第一驱动端中第一至第三三叉驱动头的短边均嵌在第一转子内壁上的环向凹槽中；所述第二转子套在所述所述第二驱动端的第一至第三三叉驱动头外，第二驱动端中第一至第三三叉驱动头的短边均嵌在第二转子内壁上的环向凹槽中；所述第一至第三压电陶瓷片对应设置在所述第一至第三安装槽内，均沿厚度方向极化，方向指向圆心，用于接外部激励信号以激励出定子组件处于三阶纵振模态。