專利名稱：錐面超聲波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲波電機(jī)，具體涉及一種錐面 接觸并在定轉(zhuǎn)子接觸面實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整的行波型超聲波電機(jī)。
背景技術(shù)：
超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor)，簡(jiǎn)稱USM，是一種利用超聲波振動(dòng) 能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的新型電機(jī)，與傳統(tǒng)電磁式電機(jī)不同的是沒有電樞和繞組，也 不利用磁場(chǎng)傳遞能量，而是利用逆壓電效應(yīng)。在定子背面粘上壓電片，并 通入高頻高壓電信號(hào)后，由于壓電片的逆壓電效應(yīng)，定子表面開始振動(dòng)并 輸出行波。定子表面的行波運(yùn)動(dòng)必然使與之緊密接觸的轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，并 輸出機(jī)械能。
現(xiàn)有的行波型超聲波電機(jī)其定轉(zhuǎn)子大都采用平面接觸結(jié)構(gòu)，為了保證 上下表面的平行度和面精度，對(duì)定、轉(zhuǎn)子都需要一套繁瑣的加工工藝來保 證。且電機(jī)空載轉(zhuǎn)速不高，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的行波型超聲波電機(jī)要求精度高、工藝繁瑣且效率不高 的問題，本發(fā)明提供了一種錐面自適應(yīng)接觸的行波型超聲波電機(jī)。通過錐 形定子和錐形轉(zhuǎn)子配合形成的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)來保證定轉(zhuǎn)子之間緊密接觸，使 電機(jī)輸出效率和空載轉(zhuǎn)速都優(yōu)于平面型的超聲波電機(jī)，且其堵轉(zhuǎn)力矩能基 本保持同尺寸的電機(jī)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括固定連接的底座和端蓋， 一體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)盤部分和 轉(zhuǎn)軸部分，轉(zhuǎn)盤部分位于轉(zhuǎn)軸部分的中間段，轉(zhuǎn)盤部分的上、下面與轉(zhuǎn)軸 部分的軸向垂直。板簧、定子以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分設(shè)置在底座和端蓋圍合 的內(nèi)腔內(nèi)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸部分的兩端分別穿過底座和端蓋設(shè)置，其中一端通 過深溝軸承與底座配合連接，主要用于轉(zhuǎn)軸部分徑向方向上的受力；另一 端通過角接觸軸承與端蓋配合連接，主要用于轉(zhuǎn)軸部分軸向方向上的受力。定子為圓環(huán)形銅構(gòu)件，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分和板簧分別位于定子的兩側(cè)；板簧的中心開孔處設(shè)置有定位銷，定子的底部開有定位槽，定子與板簧通 過定位槽和定位銷連接。板簧外端設(shè)置有卡銷，卡銷與端蓋的卡槽配合連 接。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分與定子位置配合，轉(zhuǎn)盤部分與定子的邊沿相接觸，轉(zhuǎn)盤部分與定子相接觸的接觸面為斜面；定子的邊沿表面包括上表面，側(cè) 面。且上表面與側(cè)面之間通過多個(gè)錐面過渡，所述的上表面為圓環(huán)形平 面。圓環(huán)形的壓電片固定設(shè)置在定子的背面，位置與定子的邊沿對(duì)應(yīng)。所述的轉(zhuǎn)盤部分為圓臺(tái)體，圓臺(tái)體的側(cè)面為與定子相接觸的接觸面， 圓臺(tái)體的底角為5 85。；與上表面內(nèi)側(cè)相鄰的錐面為定子邊沿與轉(zhuǎn)盤部分 相接觸的接觸面。所述的轉(zhuǎn)盤部分為內(nèi)凹的圓盤體，圓盤體的內(nèi)側(cè)面為與定子相接觸的 接觸面，圓盤體的內(nèi)側(cè)底角為95 175。；與上表面外側(cè)相鄰的錐面為定子 邊沿與轉(zhuǎn)盤部分相接觸的接觸面。本發(fā)明具有的有益的效果是利用圓臺(tái)體或圓盤體的轉(zhuǎn)子來代替普通 的平面轉(zhuǎn)子，大大減少了轉(zhuǎn)子的工序。通過板簧的微小位移變化來補(bǔ)償轉(zhuǎn) 子運(yùn)行過程中產(chǎn)生的偏心，實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子接觸面的自適應(yīng)來減輕電機(jī)對(duì)加工 精度的要求。本發(fā)明的超聲波電機(jī)的效率將普通平面接觸的超聲波電機(jī)的 20°%提高到25%以上。


圖1是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明另一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1和圖2中的定子的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖1和圖2中的板簧的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖1中轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖2中轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1和2，錐面超聲波電機(jī)包括固定連接的底座4、端蓋1和一體結(jié) 構(gòu)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)盤部分7和轉(zhuǎn)軸部分9，轉(zhuǎn)盤部分7位于轉(zhuǎn)軸部分9的中間 段，轉(zhuǎn)盤部分7的上、下面與轉(zhuǎn)軸部分9的軸向垂直(如圖5和6)。
板簧3、定子2以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分7設(shè)置在底座4和端蓋1圍合的內(nèi) 腔內(nèi)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸部分9的兩端分別穿過底座4和端蓋1設(shè)置，其中一端 通過深溝軸承5與底座4配合連接，主要用于轉(zhuǎn)軸部分9徑向方向上的受 力；另一端通過角接觸軸承6與端蓋1配合連接，主要用于轉(zhuǎn)軸部分9軸 向方向上的受力。
如圖3和4，定子2為圓環(huán)形銅構(gòu)件，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分7和板簧3分別 位于定子2的兩側(cè)。板簧3的中心開孔處設(shè)置有定位銷3-l，定子2的底部 開有定位槽2-l，定子2與板簧3通過定位槽2-l和定位銷3-l連接。板簧 3外端設(shè)置有卡銷3-2，卡銷3-2與端蓋1的卡槽配合連接。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部 分7與定子2位置配合，轉(zhuǎn)盤部分7與定子2的邊沿相接觸，定子2與轉(zhuǎn) 盤部分7接觸的接觸面上涂有耐磨材料。定子2的邊沿表面包括上表面2-3 和側(cè)面2-5，上表面2-3為圓環(huán)形平面，且上表面2-3與側(cè)面2-5之間通過 多個(gè)錐面過渡。圓環(huán)形的壓電片10固定設(shè)置在定2子的背面，位置與定子 2的邊沿對(duì)應(yīng)。
如圖1、 3和5， 一種實(shí)施例的轉(zhuǎn)盤部分7為圓臺(tái)體，圓臺(tái)體的側(cè)面為 與定子相接觸的接觸面7-1，圓臺(tái)體的底角a為30° ;與上表面內(nèi)側(cè)相鄰 的錐面2-2為定子邊沿與轉(zhuǎn)盤部分相接觸的接觸面。
如圖2、 3和6，另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)盤部分7為內(nèi)凹的圓盤體，圓盤體的 內(nèi)側(cè)面為與定子相接觸的接觸面7-1，圓盤體的內(nèi)側(cè)底角e為150° ;與上 表面外側(cè)相鄰的錐面2-4為定子邊沿與轉(zhuǎn)盤部分相接觸的接觸面。
權(quán)利要求
1、錐面超聲波電機(jī)，包括固定連接的底座、端蓋和轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子為一體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)盤部分和轉(zhuǎn)軸部分，轉(zhuǎn)盤部分位于轉(zhuǎn)軸部分的中間段，轉(zhuǎn)盤部分的上、下面與轉(zhuǎn)軸部分的軸向垂直；板簧、定子以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分設(shè)置在底座和端蓋圍合的內(nèi)腔內(nèi)；轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸部分的兩端分別穿過底座和端蓋設(shè)置，其中一端通過深溝軸承與底座配合連接，另一端通過角接觸軸承與端蓋配合連接；定子為圓環(huán)形銅構(gòu)件，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分和板簧分別位于定子的兩側(cè)；板簧的中心開孔處設(shè)置有定位銷，定子的底部開有定位槽，定子與板簧通過定位槽和定位銷連接；板簧外端設(shè)置有卡銷，卡銷與端蓋的卡槽配合連接；轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分與定子位置配合，轉(zhuǎn)盤部分與定子的邊沿相接觸，轉(zhuǎn)盤部分與定子相接觸的接觸面為斜面；定子的邊沿表面包括上表面和側(cè)面，其中上表面為圓環(huán)形平面，上表面與側(cè)面之間通過多個(gè)錐面過渡；圓環(huán)形的壓電片固定設(shè)置在定子的背面，位置與定子的邊沿對(duì)應(yīng)。
2、 如權(quán)利要求1所述的錐面超聲波電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)盤部 分為圓臺(tái)體，圓臺(tái)體的側(cè)面為與定子相接觸的接觸面，圓臺(tái)體的底角為5 85° ;與上表面內(nèi)側(cè)相鄰的錐面為定子邊沿與轉(zhuǎn)盤部分相接觸的接觸面。
3、 如權(quán)利要求1所述的錐面超聲波電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)盤部 分為內(nèi)凹的圓盤體，圓盤體的內(nèi)側(cè)面為與定子相接觸的接觸面，圓盤體的 內(nèi)側(cè)底角為95 175° ;與上表面外側(cè)相鄰的錐面為定子邊沿與轉(zhuǎn)盤部分 相接觸的接觸面。
全文摘要
本發(fā)明涉及錐面超聲波電機(jī)?，F(xiàn)有的超聲波電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子采用平面接觸，加工工藝復(fù)雜。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子為一體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)盤部分和轉(zhuǎn)軸部分。板簧、定子以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分設(shè)置在底座和端蓋圍合的內(nèi)腔內(nèi)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤部分和板簧分別位于定子的兩側(cè)，轉(zhuǎn)盤部分與定子的邊沿相接觸，轉(zhuǎn)盤部分與定子相接觸的接觸面為斜面，圓環(huán)形的壓電片固定設(shè)置在定子的背面。本發(fā)明利用圓臺(tái)體或圓盤體的轉(zhuǎn)子來代替普通的平面轉(zhuǎn)子，大大減少了轉(zhuǎn)子的加工工序。
文檔編號(hào)H02N2/00GK101505113SQ200910096738
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者劍 王, 王文浩, 胡錫幸, 郭吉豐, 黃長江 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)