專利名稱：雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，尤其是一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，屬于超聲波電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。
柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)的研究較晚，日本的Minoru Kurosawa于1989年首先介紹了具有一個(gè)轉(zhuǎn)子的此類電機(jī)；Takeshi Morita等于1995年采用水熱沉積法(hydrothermal Method)在金屬管上沉積壓電陶瓷薄膜做成棒狀定子，對其原理做了定性分析；Takeshi Morita和Pin Lu等分別報(bào)道了棒狀定子電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和性能等；褚祥誠等研究一種直徑為1.8mm的棒狀壓電陶瓷微馬達(dá)，闡述了壓電微馬達(dá)的驅(qū)動機(jī)理、部分制作工藝及工作特性；Shuxiang Dong等研制了直徑15mm、單轉(zhuǎn)子、基于圓盤彎曲振動模態(tài)的柱體超聲波電機(jī)，該電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩0.055Nm、最低轉(zhuǎn)速70r/min。
三、技術(shù)內(nèi)容1、技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，該電機(jī)具有柱體型超聲波電機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)，此外，該電機(jī)還具有輸出力矩大的優(yōu)點(diǎn)。
2、技術(shù)方案一種雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組合而成，該電機(jī)的定子由左匹配塊、壓電環(huán)、電極片、軸套、右匹配塊組成，在軸套外周的中段設(shè)有兩組片壓電環(huán)，在每兩片壓電環(huán)之間設(shè)有電極片，在兩組片壓電環(huán)的兩端的軸套上設(shè)有左匹配塊和右匹配塊，轉(zhuǎn)軸穿過軸套，左匹配塊通過左軸承與轉(zhuǎn)軸相接，右匹配塊通過右軸承與轉(zhuǎn)軸相接；左轉(zhuǎn)子的端面壓在左匹配塊的端面上，右轉(zhuǎn)子的端面壓在右匹配塊的端面上，左轉(zhuǎn)子和右轉(zhuǎn)子的中心分別固定在轉(zhuǎn)軸的兩頭，每片壓電環(huán)的電極分割為兩個(gè)部分，并且相互反相極化，四片壓電環(huán)按極性相反兩兩疊合成兩組，兩組壓電環(huán)在空間互差90度，左匹配塊和右匹配塊的內(nèi)壁分別通過螺紋結(jié)構(gòu)連接在軸套兩端的外壁上，兩組壓電陶瓷分別激勵(lì)兩個(gè)方向的彎曲振動，并傳遞給定子彈性體，并在定子彈性體表面產(chǎn)生彎曲行波，進(jìn)而通過摩擦，驅(qū)動壓緊在定子表面的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而通過軸輸出轉(zhuǎn)矩。
3、技術(shù)效果本發(fā)明在于提供一種雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，它具備柱體型超聲波電機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)，并采用兩個(gè)轉(zhuǎn)子，充分利用柱體的彎曲振動，使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩更大。制作的直徑為20mm的雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，其最大輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)0.18Nm、最高轉(zhuǎn)速為250r/min。由上可見，本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)是以壓電體、振動體和移動體組成的柱體狀超聲波電機(jī)，它與傳統(tǒng)電磁電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩密度大、重量輕、運(yùn)行無噪聲等突出特點(diǎn)；與環(huán)形超聲波電機(jī)相比，它采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)、變截面形式，機(jī)械效率高，而且小直徑時(shí)優(yōu)點(diǎn)更突出；與其它柱體超聲波電機(jī)相比，它采用了雙轉(zhuǎn)子，因而能量利用率高，輸出轉(zhuǎn)矩更大。
圖2是本發(fā)明中壓電環(huán)4的電極化結(jié)構(gòu)示意圖。其中的“+”為正向極化，“-”為反向極化。
五、具體實(shí)施方案左匹配塊3及右匹配塊7、壓電環(huán)4(兩組四片)、電極片5(三組)通過軸套6栓接而成定子。軸套6套在軸9上。定子的兩個(gè)端面分別與左轉(zhuǎn)子1和右轉(zhuǎn)子10的環(huán)形端面接觸。轉(zhuǎn)子通過與軸的螺紋配合，壓緊在定子表面。四片壓電陶瓷環(huán)按極性相反兩兩疊合成兩組，兩組壓電陶瓷環(huán)的極性在同軸心的平面上互差90°安裝。左匹配塊3和右匹配塊7的內(nèi)壁分別通過螺紋結(jié)構(gòu)連接在軸套6兩端的外壁上。超聲頻率的兩相交流電通過電極片5引入壓電陶瓷環(huán)，兩相交流電在時(shí)間上互差90°，用來激勵(lì)兩個(gè)正交的彎曲振動模態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組合而成，其特征在于該電機(jī)的定子由左匹配塊(3)、壓電環(huán)(4)、電極片(5)、軸套(6)、右匹配塊(7)組成，在軸套(6)外周的中段設(shè)有兩組4片壓電環(huán)(4)，在每兩片壓電環(huán)(4)之間設(shè)有電極片(5)，在兩組4片壓電環(huán)(4)的兩端的軸套(6)上設(shè)有左匹配塊(3)和右匹配塊(7)，轉(zhuǎn)軸(9)穿過軸套(6)，左匹配塊(3)通過左軸承(2)與轉(zhuǎn)軸(9)相接，右匹配塊(7)通過右軸承(8)與轉(zhuǎn)軸(9)相接；左轉(zhuǎn)子(1)的端面壓在左匹配塊(3)的端面上，右轉(zhuǎn)子(10)的端面壓在右匹配塊(7)的端面上，左轉(zhuǎn)子(1)和右轉(zhuǎn)子(10)的中心分別固定在轉(zhuǎn)軸(9)的兩頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，其特征在于每片壓電環(huán)(4)的電極分割為兩個(gè)部分，并且相互反相極化，四片壓電環(huán)按極性相反兩兩疊合成兩組，兩組壓電環(huán)的極性在同軸心平面上互差90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)，其特征在于左匹配塊(3)和右匹配塊(7)的內(nèi)壁分別通過螺紋結(jié)構(gòu)連接在軸套(6)兩端的外壁上。
全文摘要
雙轉(zhuǎn)子柱體彎曲振動型超聲波電機(jī)是一種柱體彎曲振動型的超聲波電機(jī)，該電機(jī)的定子由左匹配塊3、壓電環(huán)4、電極片5、軸套6、右匹配塊7組成，在軸套6外周的中段設(shè)有兩組4片壓電環(huán)4，在每片壓電環(huán)4之間設(shè)有電極片5，在兩組4片壓電環(huán)4的兩端的軸套6上設(shè)有左匹配塊3和右匹配塊7，轉(zhuǎn)軸9穿過軸套6，左匹配塊3通過左軸承2與轉(zhuǎn)軸9相接，右匹配塊7通過右軸承8與轉(zhuǎn)軸9相接；左轉(zhuǎn)子1的端面壓在左匹配塊3的端面上，右轉(zhuǎn)子10的端面壓在右匹配塊7的端面上，左轉(zhuǎn)子1和右轉(zhuǎn)子10的中心分別固定在轉(zhuǎn)軸9的兩頭。該電機(jī)具有柱體型超聲波電機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)，此外，該電機(jī)還具有輸出力矩大、轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02N2/10GK1424815SQ0311264
公開日2003年6月18日 申請日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者胡敏強(qiáng), 金龍, 莫岳平, 徐志科, 秦申蓓, 顧菊平, 王心堅(jiān), 何小虎 申請人:東南大學(xué)