[发明专利]振动圈内置的中空式超声电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子，尤其是一种以压电陶瓷变形驱动的中空式超声电机，具体地说是一种振动圈内置的中空式超声电机。

背景技术

 超声电机（Ultrasonic Motor）是近二十年来发展起来的一种新概念动力装置。它的实质是依靠压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为弹性体的机械能，使定子产生高频的微幅振动（微米级），再利用定、转子之间的接触和摩擦作用将定子的微幅振动转换为转子的回转或者直线运动，从而输出机械能以带动负载工作。这种新型电机使用频率高于20kHz（即超声频率范围）的交流电源来驱动，故称之为超声电机。超声电机比之一般的电磁电机具有许多独特的优点：

（1）扭矩/重量比大；

（2）低速大扭矩，无需齿轮减速机构，可实现直接驱动负载；

（3）响应快（毫秒级），可控性好；

（4）可变速度，可步进，运动精度高；

（5）断电时自锁，自锁力矩大；

（6）对磁场不敏感，也不产生磁场；

（7）速度和位置控制性能好，精度高；

（8）外形可按用户要求任意设计，易实现微型化；

（9）振动、噪音小，工作稳定。

中空式的超声电机是指在结构上中间带孔的超声电机。 现有的中空超声电机，由于定子振动圈在外侧，即作为组成振动圈的振动齿的厚度在靠近定子中心孔一端的厚度小于另一靠近定子外圈一端的厚度，如图1、2所示。振动齿形成内薄外厚的结构，同时这种结构的中空电机的安装凸台在内侧，从而导致电机中心孔的大小受到限制，速度无法提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有的中空式超声电机由于振动圈外置（定子外圈厚内圈薄）造成相同功率参数条件下，中心孔径无法扩大的问题，设计一种振动圈内置的中空式超声电机。

本发明的技术方案是：

一种振动圈内置的中空式超声电机，它包括转子1、摩擦材料2、定子3、压电陶瓷4和定子座7，定子3安装在字子座7上，转子1套装在定子座7和定子3中，压电陶瓷4安装在定子3的一个端面上，压电陶瓷4通电后迫使定子3另一个端面上的齿状振动圈10蠕动压迫安装在定子3与转子1之间的摩擦材料2从而驱动转子1转动，其特征是所述的齿状振动圈10中的每个振动齿11靠近定子3中心孔的一端的厚度大于另一端的厚度,从而形外圈固定支撑面内圈振动的振动模式。

所述的定子3的外圈靠近振动齿11位置处设有单面或双面环形凹槽12，凹槽处定子板的厚度为0.3～0.7mm。

所述的转子1位于定子座7中的一端上旋装有衬套8，在衬套8与定子座7之间安装有轴承6，轴承6的内端面安装有能产生预压力的碟形弹簧5。

所述的转子1位于定子座7中尾端上旋装有防止衬套8松动的防松螺母。

所述衬套8与轴承6之间为过盈配合，以弥补标准轴承内径以5mm阶梯变化引起中空电机中心孔尺寸无法连续变化的困难。

本发明的有益效果：

本发明通过使定子振动圈内置，采用腹板及安装凸台在外侧的形式，从而实现了：

    1．中心孔径可以更大，可以做到中心孔与电机外径之比大于0.5。

2．由于振动圈内置，使得定子与转子接触面的直径变小，这样电机转速会有所提高，对于超声电机的低速是一个弥补。

3．本发明由于振动圈内置，从而使得加工和装配更为方便。

4．本发明采用碟形弹簧及衬套锁紧，实现了预紧力可调，有利于保证定子和转子之间的摩擦材料能受到最大的压力，从而确保定子的振动能最大限定地转化为摩擦力，进而转变成驱动转力转动的力。

附图说明

图1是现有的中空式超声电机的定子结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是发明的结构示意图。

图4是本发明的定子的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是本发明的定子振动模态示意图。

图中： 1、转子，2、摩擦片，3、定子，4、压电陶瓷，5、弹簧，6、轴承，7、定子座，8、衬套，9、防松螺母，10振动圈，11振动齿，12凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

    如图3-6所示。