[发明专利]一种角接触球轴承支撑的超声电机及定子与转子预紧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声电机及该电机的定子与转子预紧方法，属于压电超声电机领域。

背景技术

超声电机是利用压电材料的逆压电效应，使定子在超声频段产生机械振动，通过定子和转子之间的摩擦作用，将定子的振动转换成转子的宏观的单方向转动(或直线运动)。它打破了传统电机的概念，具有高精度、结构灵活、容性负载无磁场干扰等独特的性能。但现有的超声电机结构限制了这些特性的发挥，因此研制出高回转精度、结构更紧凑的超声电机具有十分重要的意义。

公开号为CN102223104A，公开日为2011年10月19日，专利名称为“螺母调节预压力的旋转型行波超声电机”的发明专利在输出轴下端通过螺纹方式安装预紧螺母和防松螺母，通过控制预紧螺母在转轴的中心线沿定子的方向移动距离控制定子与转子之间的正压力。这种正压力的调节方式很简单，但在反复拆装锁紧螺母和预紧螺母的过程中，螺母的寿命和超声电机的精度都会受到影响；其次，反复对锁紧螺母和预紧螺母进行拆装也会导致螺母疲劳失效，电机的预紧力仍会下降。公开号为CN101123405A，公开日为2008年02月13日，专利名称为“旋转式超声电机及其实现方法”的发明专利，利用紧定螺钉、蝶形弹簧、托盘和轴承构成电机的预压力施加系统，通过调整两端的蝶形弹簧的变形量来调节施加在转子上的预压力；另有公开号为：CN104868782A，公开日为：2015年06月02日，专利号为：“一种创新型行波型旋转超声电机”的发明专利，该专利所述超声电机的端盖与机体间放有若干环形垫片，定子基座与机体间通过碟簧提供的预压力压紧转子轴转盘，通过调节环形垫圈的数量可以使碟簧保持在零刚度范围内，使预压力稳定，以进一步提高超声电机的输出性能。该专利通过调整蝶形弹簧的变形量来调节预压力，但在制造中蝶形弹簧的高度和板厚如出现即使不大的误差，其特性也会有较大误差，超声电机的精度也会受到影响。公开号为CN101707445A，公开日为2009年11月12日，专利名称为“薄板式双行波型旋转超声电机及其控制方法”的发明专利的橡胶弹簧穿过环形压电陶瓷片压在环形金属薄片和基座之间，所述橡胶弹簧隔离环形压电陶瓷片和轴承，固定定子，同时提供定子、转子间的预压力，但橡胶弹簧不是纯弹性体，其力学特性比较复杂，不耐高温、油性；不能较精确地计算其弹性特性，因此，影响电机回转精度。

这些结构都存在预紧方式较为复杂，并且采用这些预紧方式并不能达到较高精度的预紧。传统的支撑方案是采用两个外径不相同的深沟球轴承，预紧力施加在外径较大的轴承上，尺寸较小的轴承不预紧，处于自由状态，即使预紧的较大尺寸的深沟球轴承，也不能消除游隙，不预紧的较小尺寸的轴承游隙一直存在，所以这种轴承支撑的转子轴的回转精度低。

发明内容

本发明是为解决现有超声电机的结构都存在预紧方式较为复杂，并且采用这些预紧方式并不能达到较高精度的预紧，以及电机转子轴的支撑均采用深沟球轴承，转子轴的回转精度低的问题，进而提供一种角接触球轴承支撑的超声电机及定子与转子预紧方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种角接触球轴承支撑结构的超声电机，它主要包括上盖、底座、转子轴、转子、定子、弹簧套筒和两个角接触球轴承；

上盖和底座可拆卸连接，上盖和底座上加工有相同内径的同轴通孔；两个同轴通孔内各安装有一个角接触球轴承，两个角接触球轴承背对背布置，转子轴安装在两个角接触球轴承上，位于两个角接触球轴承之间的转子轴上安装有转子法兰；

转子和定子布置在转子法兰和其中一个角接触球轴承之间，转子与转子法兰固接，定子安装在底座上，其中一个角接触球轴承与转子之间的转子轴上套装有一个弹簧套筒，转子的轮缘的端面上铺设有与定子接触的一层环形摩擦材料，定子与底座相邻的端面上铺设有一层环形压电陶瓷。