[发明专利]一端铰支的直线超声电机的夹持定位装置

说明书

技术领域

本发明为一种新型直线超声电机的装配和夹持技术，属超声电机技术领域。

背景技术：

    直线超声电机是20世纪80年代迅速发展和应用的一种新型微电机，它利用压电元件的逆压电效应和弹性体的超声振动，并通过定子和动子之间的摩擦作用，把弹性体的微幅振动转换成动子的宏观直线（旋转）运动，直接推动负载。它具有结构紧凑、低速大扭矩、响应快、定位精度高和电磁兼容性等优点。在航空航天、武器装备和精密驱动领域有着广泛的应用前景。

目前国内直线超声电机的研究发展很快，清华大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学等高校先后对直线超声电机展开了研究。在中国专利网上，从2004年开始陆续刊登了环形驻波直线超声电机【200510046044.9】、棱柱型纵弯复合振子直线超声电机【200610132316.1】、三角形弯板式压电直线超声电机 【200710045921.X】、H形驻波直线超声电机振子【200820014739.8】等。 近年来，南京航空航天大学研制成功了圆柱结构双轮足驱动直线超声电机及电激励方法 【200710020963.8】、基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机【200810124426.2】等。但是现有的超声电机尚有输出功率小、效率低、结构不稳定等不足。经查阅，有些直线超声电机需要考虑弹簧与刚体组成复杂的结构进行夹持，而且如果设置不恰当，则会产生多余的移动和转动，不能保证电机的正常运行。

直线超声电机定子的夹持定位装置是影响其稳定性和输出效率的重要因素。目前直线超声电机主要通过两端布置弹簧（或者两端柔性铰链）的方式来支撑定子。这几种夹持方法的特征是支持件的切向刚度和法向刚度在一个数量级上，它不利于电机输出力的提高，也不利于电机工作状态的稳定。

超声电机的夹持定位装置的研究报道很少，这方面的专利也很少。早期的夹持方式是通过弹簧施加力在定子结构的对称轴上，由于定子的夹持点只有两点其结构不稳定。专利“基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置”（ZL 2010 1 0018343.2）首先提出了关于直线超声电机的夹持方法，该方法仍然是基于弹簧和导轨的夹持方式。该方法利用弹簧和导轨，在定子的两侧施加预压力，由于有三个夹持点，所以电机的结构相对稳定。专利“基于柔性铰链的直线超声电机夹持定位装置”（ZL 2010 10556088.7）和“直线超声电机夹持定位装置”（ZL 2010 1 0556066.0）利用柔性铰链代替弹簧施加预压力。该发明将电机结构简化为定子、动子、夹持部件和装载部件四部分，夹持部件包括夹持件和连接螺钉，定子通过夹持件、柔性铰链固定在夹框上。它的发明提高了电机结构的稳定性，优化了以前的夹持装置。另外，通过柔性铰链代替弹簧的作用，消除了间隙和定子与外框的非线性接触。但是，上述发明的夹持其切向刚度小，不易施加较大的预压力，导致电机的输出力小。

本发明提出了一种新的直线超声电机的夹持定位方式，该支持件的首端与底座连接，另一端通过弹簧或其它弹性元件施加预压力。这种夹持定位的直线超声电机定子只有一个自由度，所以当首端的支持点靠近动子时，驱动足只能在与动子运动垂直的方向（又称为法向方向）上移动，因此其定位方式的切向刚度是无穷大，它最大限度地提高了电机的推力。

发明内容

    本发明针对现有技术的不足，提出了一种结构设计简单，便于安装调节的一端铰支的直线超声电机的夹持定位装置，其不仅便于定子对动子施加较大的预压力，同时还能保证电机输出性能的稳定。

一端铰支的直线超声电机的夹持定位装置，用于直线超声电机的夹持定位。该直线超声电机包括底座、动子、V形定子，该V形定子带有两个振子，每个振子均由前端盖、压电陶瓷片组、后端盖组成。这种夹持定位装置的特征在于：该夹持定位装置包括支持件。上述支持件包括第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂和第二支撑臂分别与V形定子的一个振子垂直，每个支撑臂安装于对应振子的两相邻压电陶瓷片组之间，并通过预紧螺栓与对应振子固定在一起。将第一支撑臂端部称为支持件首端，第二支撑臂端部称为支持件加力端（尾端）。

上述支持件的支持件加力端位于预压力施加装置内，预压力施加装置安装在底座上。通过预压力施加装置对支持件加力端施加压力，来实现定子对动子的预压力加载。

上述支持件首端还具有以下结构：

第一种结构：支持件首端通过旋转装置安装于底座上；所述旋转装置具有凹槽，所述支持件首端位于该凹槽内，构成旋转结构，且使得支持件仅能绕支持件首端中心旋转，而不能平动；