專(zhuān)利名稱(chēng)：一種駐波型超聲波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種駐波型超聲波電機(jī)，屬于利用壓電效應(yīng)的電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，各類(lèi)機(jī)電產(chǎn)品需要微型化，而電機(jī)的微型化是基本要求，但由于電磁電機(jī)磁隙及線圈體積的要求，微型化受到限制。而目前已開(kāi)發(fā)的微小型超聲波電機(jī)尚未發(fā)現(xiàn)限制其最小體積的本質(zhì)因素，因而其體積尚可進(jìn)一步減小。行波型的超聲波微電機(jī)，要實(shí)現(xiàn)直徑10mm以下、力矩在10mN以上的大力矩比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、力矩大的駐波型超聲波電機(jī)。
為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案駐波型超聲波電機(jī)包括機(jī)殼，同軸線裝置在機(jī)殼內(nèi)的定子、轉(zhuǎn)子以及定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)，定子由下金屬體、上金屬體和置于上、下金屬體間的壓電縱振子組成，所說(shuō)的壓電縱振子自上而下由第一電極、第一壓電陶瓷片、中間電極、第二壓電陶瓷片和第二電極迭置而成，在上金屬體的上表面沿周向均布有斜齒，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸和垂直于轉(zhuǎn)軸的圓柱體組成，呈“十”字狀，轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)軸側(cè)以滑動(dòng)配合置于定子軸孔中，轉(zhuǎn)軸的短軸軸線上具有盲孔，定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)由置于盲孔內(nèi)的彈簧、滾珠和設(shè)在機(jī)殼端部的緊壓滾珠的沉頭螺絲組成，轉(zhuǎn)子的圓柱體通過(guò)定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)緊壓在上金屬體的斜齒上。
工作原理將壓電縱振子的第一、第二電極接地，中間電極接交流電信號(hào)，利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)變成定子表面超聲頻率的機(jī)械縱向振動(dòng)，借助于定子表面的斜齒與轉(zhuǎn)子的相互壓緊，使斜齒端面質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子單方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)變頻、調(diào)幅可調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)調(diào)節(jié)定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)的松緊度可調(diào)節(jié)電機(jī)力矩。
本實(shí)用新型的駐波型超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，體積小，能量密度比電磁型電機(jī)大，易調(diào)速，力矩大，該結(jié)構(gòu)的電機(jī)能實(shí)現(xiàn)直徑小于10mm，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在240r/min以上，堵轉(zhuǎn)力矩達(dá)到10mN.m以上。本實(shí)用新型的電機(jī)具有摩擦自鎖功能，且在高頻域振動(dòng)，能量衰減極快，有極高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性(機(jī)械時(shí)間常數(shù)在幾ms以?xún)?nèi))、由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，易實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制；可用于直接驅(qū)動(dòng)，如用于航空航天領(lǐng)域可減輕飛行物的重量，并易與系統(tǒng)一起集成。


圖1是駐波型超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是駐波型超聲波電機(jī)定子上金屬體表面斜齒分布示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，駐波型超聲波電機(jī)包括機(jī)殼4，同軸線裝置在機(jī)殼內(nèi)的定子、轉(zhuǎn)子以及定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)，定子由下金屬體2、上金屬體5和置于上、下金屬體間的壓電縱振子3組成。圖示具體實(shí)例中，定子的下金屬體2是具有大、小頭的階梯狀圓柱體，軸向有通孔，其大頭柱體的外徑與機(jī)殼4的內(nèi)徑緊配固定，小頭柱體的端段有外螺紋，環(huán)狀上金屬體5與下金屬體2的小頭柱體螺紋擰接，并通過(guò)螺紋將壓電縱振子緊壓在下金屬體2的臺(tái)階平面上，壓電縱振子自上而下由第一電極、第一壓電陶瓷片、中間電極、第二壓電陶瓷片和第二電極迭置而成，其中的壓電陶瓷片可以采用PZT-4陶瓷材料片。在上金屬體5的上表面沿周向均布有斜齒9(見(jiàn)圖2所示)，斜齒與定子的上金屬體表面成50°～70°傾角，一般在周向均勻的分布3～18個(gè)這樣的斜齒。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸1和垂直于轉(zhuǎn)軸的圓柱體10組成，呈“十”字狀，轉(zhuǎn)軸1的長(zhǎng)軸側(cè)以滑動(dòng)配合置于定子軸孔中，轉(zhuǎn)軸1的短軸側(cè)軸線上具有盲孔11，定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)由置于盲孔內(nèi)的彈簧8、滾珠7和設(shè)在機(jī)殼4端部的緊壓滾珠7的沉頭螺絲6組成，依靠沉頭螺絲在機(jī)殼螺孔中旋轉(zhuǎn)，下壓滾珠，通過(guò)彈簧將壓力傳遞給轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的圓柱體10緊壓在上金屬體5的斜齒9上。
權(quán)利要求1.一種駐波型超聲波電機(jī)，其特征在于它包括機(jī)殼(4)，同軸線裝置在機(jī)殼內(nèi)的定子、轉(zhuǎn)子以及定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)，定子由下金屬體(2)、上金屬體(5)和置于上、下金屬體間的壓電縱振子(3)組成，所說(shuō)的壓電縱振子自上而下由第一電極、第一壓電陶瓷片、中間電極、第二壓電陶瓷片和第二電極迭置而成，在上金屬體(5)的上表面沿周向均布有斜齒(9)，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸(1)和垂直于轉(zhuǎn)軸的圓柱體(10)組成，呈“十”字狀，轉(zhuǎn)軸(1)的長(zhǎng)軸側(cè)以滑動(dòng)配合置于定子軸孔中，轉(zhuǎn)軸(1)的短軸軸線上具有盲孔(11)，定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)由置于盲孔內(nèi)的彈簧(8)、滾珠(7)和設(shè)在機(jī)殼(4)端部的緊壓滾珠(7)的沉頭螺絲(6)組成，轉(zhuǎn)子的圓柱體(10)通過(guò)定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)緊壓在上金屬體(5)的斜齒(9)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲波電機(jī)，其特征在于斜齒(9)與定子的上金屬體表面成50°～70°傾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的駐波型超聲波電機(jī)，其特征在于均布在定子上金屬體(5)表面的斜齒(9)有3～18個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲波電機(jī)，其特征在于定子的下金屬體(2)是具有大、小頭的階梯狀圓柱體，軸向有通孔，其大頭柱體的外徑與機(jī)殼(4)的內(nèi)徑緊配固定，小頭柱體的端段有外螺紋，環(huán)狀上金屬體(5)與下金屬體(2)小頭柱體螺紋擰接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波型超聲波電機(jī)，其特征在于所說(shuō)的壓電陶瓷片是PZT-4陶瓷材料片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的公開(kāi)的駐波型超聲波電機(jī)包括機(jī)殼，同軸線裝置在機(jī)殼內(nèi)的定子、轉(zhuǎn)子以及定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)，定子由下金屬體、上金屬體和置于上、下金屬體間的壓電縱振子組成，在上金屬體的上表面沿周向均布有斜齒，轉(zhuǎn)子通過(guò)定轉(zhuǎn)子壓緊機(jī)構(gòu)緊壓在上金屬體的斜齒上。該電機(jī)利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將交流電信號(hào)轉(zhuǎn)變成定子表面超聲頻率的機(jī)械縱向振動(dòng)，借助于定子表面的斜齒與轉(zhuǎn)子的相互壓緊，使斜齒端面質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子單方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該駐波型超聲波電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、體積小、易調(diào)速、力矩大的特點(diǎn)，可用于直接驅(qū)動(dòng)，微型化潛力大，易與系統(tǒng)一起集成。
文檔編號(hào)H02N2/12GK2826820SQ20052001424
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者郭吉豐, 沈潤(rùn)杰, 王光慶, 賈叔仕, 傅平, 余作霸 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)