[实用新型]一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机，属于精密驱动与传动的技术领域。

背景技术

超声电机是一种利用压电元件的逆压电效应激发定子弹性体产生微幅高频的超声振动，通过定子与动子间的摩擦耦合实现机械能输出的微特电机。根据动子的输出形式不同，超声电机可分为直线、旋转与多自由度等几种输出类型。螺纹超声电机作为目前诸多输出类型超声电机中的一种，其定子与动子间主要采用螺纹副进行传动，通过螺纹传动副实现旋转直线两自由度运动的输出。与其它类超声电机相比，螺纹副超声电机具有结构简单、定位精度高等优势，可广泛应用于精密驱动与传动的技术领域。

中国发明专利《超声导螺杆电动机》，授权公告号为CN1879232B，授权公告日为2010年04月07日，公开了一种用于驱动包含具有旋转轴的螺纹轴和与其配合的螺纹螺母的螺纹轴组件的装置，将螺纹螺母进行超声振动导致螺纹轴沿着轴向方向同时旋转并移动，螺纹轴连接到将轴向力施加到螺纹轴的载荷；中国发明专利《螺纹式直线超声电机》，申请公布号为CN103036472A，申请公布日为2013年04月10日，公开的一种螺纹式直线超声电机包括定子和转子，定子包括定子基体和粘贴在其上的纵振压电片和扭振压电片，定子基体为，在中空圆柱体上切出均布的四个平面，用于粘贴纵振压电片和扭振压电片，纵振压电片和扭振压电片均对称安装，成对使用，转子贯穿于定子，并通过转子的外螺纹与定子上的两个螺纹驱动端的内螺纹相配合，纵振压电片和扭振压电片在定子上激励出纵振和扭振的复合振动，使得定子螺纹驱动端上的质点运动轨迹为椭圆，定子通过摩擦驱动转子旋转，并将旋转运动转化为直线运动。

上述几种实现方式的螺纹副驱动型超声电机，其虽能在压电元件超声振动激励下实现旋转直线运动输出，但由于其定子与动子间普遍采用单点接触驱动方式，导致其存在运动稳定性差、输出力较小等技术问题，严重制约了螺纹副驱动型超声电机的进一步应用与发展。

发明内容

为解决当前螺纹副超声电机的定子与动子间普遍采用单点接触驱动方式，导致其存在运动稳定性差、输出力较小等技术问题，本实用新型公开了一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机。

本实用新型所采用的技术方案是：一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机，由固定外架、紧固螺钉、压电陶瓷元件、螺纹轴、变幅杆振子和盘结构弹性体组成；所述固定外架设置有连接孔和固定安装孔，固定外架的连接孔通过紧固螺钉与变幅杆振子紧固连接，固定外架通过固定安装孔实现电机的固定安装；所述压电陶瓷元件为d₃₁激振模式的矩形压电陶瓷片，且均沿厚度方向极化；所述螺纹轴设置有连接外螺纹；所述变幅杆振子设置有扁平连接端、内螺纹孔和外平面，其中变幅杆振子的内螺纹孔与紧固螺钉连接实现变幅杆振子与固定外架的紧固连接，变幅杆振子的外平面与压电陶瓷元件固定连接；所述盘结构弹性体为空心圆柱状盘结构，其设置有连接凹槽和连接内螺纹，其中盘结构弹性体中相互间隔布置的连接凹槽成120度夹角，且盘结构弹性体中相邻布置的连接凹槽成90度或30度夹角，盘结构弹性体的连接凹槽与变幅杆振子的扁平连接端固定连接，盘结构弹性体的连接内螺纹与螺纹轴的连接外螺纹旋合连接；所述相互间隔布置于变幅杆振子中外平面上的压电陶瓷元件构成激振组A，其余相互间隔布置于变幅杆振子中外平面上的压电陶瓷元件3构成激振组B；所述螺纹轴的连接外螺纹和盘结构弹性体的连接内螺纹可为梯形螺纹、三角形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹或非标螺纹。

本实用新型的有益效果：本实用新型一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机，通过施加超声频段内的交流激励电信号于压电陶瓷元件，激发盘结构弹性体产生两列多波长驻波振动模态，利用振动模态的叠加耦合，在盘结构弹性体与螺纹轴之间产生包含多个波峰和波谷的驱动行波，驱动螺纹轴实现运动输出。本实用新型具有运动平稳性好、输出力大等技术优势，在精密驱动与传动技术领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1所示为本实用新型提出的一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机的俯视图；

图2所示为本实用新型提出的一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机的正视图；

图3所示为本实用新型提出的一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机的固定外架的剖视图；

图4所示为本实用新型提出的一种多振子组合径向激励盘结构螺纹超声电机的固定外架的俯视图；