[发明专利]纵弯夹心换能器式圆筒定子及使用该定子的超声电机

说明书

技术领域

本发明涉及到一种纵弯夹心换能器式圆筒定子及使用该定子的超声电机，属于压电超声电机技术领域。

背景技术

压电超声电机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，在弹性体表面特定点或特定区域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，具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点，作为一种压电驱动器有着十分广泛的应用。

出于激励原理的简单性和理论分析方法的简便性，目前压电超声电机大多采用金属弹性体粘贴压电陶瓷薄片的方式进行激励，由于受压电陶瓷的d₃₁模式机电耦合效率和陶瓷材料抗拉强度低，以及胶层的强度和疲劳寿命等的限制，这样的激励方式使得超声电机的机械输出能力受到严重制约。此外，对于采用多个换能器驱动的压电超声电机，由于每个换能器在加工、粘贴以及装配等过程中很难保证完全一致，使其振动特性存在差异，进而引起定子表面质点振动轨迹的畸变，降低超声电机的机械输出能力和可控性。

发明内容

为了解决现有采用金属弹性体粘贴压电陶瓷薄片的方式进行激励的超声电机的定子存在的机械输出能力受制约的问题，以及采用多个换能器驱动存在的难以保证多个换能器完全一致而导致的定子表面质点振动轨迹的畸变，降低超声电机的机械输出能力和可控性的问题，本发明提供了一种纵弯夹心换能器式圆筒定子及使用该定子的超声电机。

本发明的纵弯夹心换能器式圆筒定子包括驱动圆筒和纵弯夹心换能器，驱动圆筒包括圆筒、薄壁环和圆筒法兰，在圆筒与圆筒法兰之间是薄壁环，所述圆筒、薄壁环和圆筒法兰同轴；纵弯夹心换能器包括前端盖、后端盖、绝缘套、一对弯振压电陶瓷片、法兰、一对纵振压电陶瓷片和三个电极片，所述前端盖是截面为矩形并逐渐变细的四棱柱体，所述前端盖的厚度与圆筒的高度相等，前端盖小端面和圆筒外表面固定连接，所述前端盖的大端面的中心有一个带内螺纹的盲孔，后端盖的中心是带有内螺纹的通孔，所述法兰中心的两端带有螺柱；法兰通过所述螺柱分别与前端盖和后端盖固定连接，一对纵振压电陶瓷片套在前端盖和法兰之间的螺柱上，一对弯振压电陶瓷片套在法兰和后端盖之间的螺柱上，在前端盖和一个纵振压电陶瓷片之间、两个纵振压电陶瓷片之间、两个弯振压电陶瓷片之间分别固定有电极片，在所述弯振压电陶瓷片、纵振压电陶瓷片、电极片和法兰的螺柱之间固定有绝缘套。

使用纵弯夹心换能器式圆筒定子的超声电机包括定子、转子组件和基座；所述定子是具体实施方式一至四任一实施方式所述的定子，所述定子的圆筒法兰固定在基座上，所述转子组件由带轴转子、无轴转子、联接键、耐磨衬圈、橡胶垫、碟形弹簧和锁紧螺母组成；带轴转子和无轴转子分别位于定子的圆筒内梳状驱动齿的上端锥面和下端锥面上，所述无轴转子通过联接键固定在带轴转子的力矩输出轴上，在带轴转子和无轴转子与梳状驱动齿相接触的侧面分别固定有耐磨衬圈，在无轴转子的下面采用橡胶垫、碟形弹簧和锁紧螺母实现带轴转子和无轴转子的预紧。