專利名稱：基于柔性鉸鏈的直線超聲電機(jī)夾持定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型直線超聲電機(jī)裝配和夾持技術(shù)，屬超聲電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
直線超聲電機(jī)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展和應(yīng)用的一種新型微電機(jī)，它利用壓電 元件的逆壓電效應(yīng)和彈性體的超聲振動，并通過定子和動子之間的摩擦作用，把彈性體的 微幅振動轉(zhuǎn)換成動子的宏觀直線(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動，直接推動負(fù)載。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、低速大扭 矩、響應(yīng)快、定位精度高和電磁兼容性等優(yōu)點(diǎn)。在航空航天、武器裝備和精密驅(qū)動領(lǐng)域有著 廣泛的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)直線超聲電機(jī)的研究發(fā)展很快，清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、哈爾濱 工業(yè)大學(xué)等高校先后對直線超聲電機(jī)展開了研究。在中國專利網(wǎng)上，從2004年開始陸 續(xù)刊登了環(huán)形駐波直線超聲電機(jī)200510046044. 9、棱柱型縱彎復(fù)合振子直線超聲電機(jī) [200610132316. 1、三角形彎板式壓電直線超聲電機(jī)200710045921. X、H形駐波直線超 聲電機(jī)振子200820014739. 8等。近年來，南京航空航天大學(xué)研制成功了圓柱結(jié)構(gòu)雙輪 足驅(qū)動直線超聲電機(jī)及電激勵方法200710020963. 8、基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線 超聲電機(jī)200810124426. 2等。但是現(xiàn)有的超聲電機(jī)尚有輸出功率小、效率低、壽命短等 不足。經(jīng)查閱，有些直線超聲電機(jī)需要靠彈簧與剛體組成復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行夾持，而且設(shè)置不恰 當(dāng)，會產(chǎn)生多余的移動和轉(zhuǎn)動，不能保證電機(jī)的正常運(yùn)行。直線超聲電機(jī)定子的夾持狀態(tài)是影響其的穩(wěn)定性和輸出效率的重要因素。目前直 線超聲電機(jī)主要通過彈簧支撐定子或定子的支持件進(jìn)行夾持。這種夾持方法在支持件和用 于固定定子的外框之間不可避免的存在間隙；工作中的超聲電機(jī)在夾持部分存在相對摩擦 作用，增加了定子振動的非線性；需要考慮彈簧的安裝位置，占用大量的結(jié)構(gòu)空間，同時加 工耗時、裝配復(fù)雜。目前超聲電機(jī)的夾持的研究報道很少，這方面的專利也很少。專利CN101728972A、基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機(jī)的夾持定位裝置提出了關(guān)于直 線超聲電機(jī)的夾持方法，該方法仍然是基于彈簧和導(dǎo)軌的夾持方式。本發(fā)明將電機(jī)結(jié)構(gòu)簡 化為定子、動子、夾持部件和裝載部件四部分，夾持部件包括夾持件和連接螺釘，定子通過 夾持件、柔性鉸鏈固定在夾框上。本項(xiàng)發(fā)明提高了電機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，優(yōu)化了以前的夾持裝 置。另外，通過柔性鉸鏈代替彈簧的作用，且消除了間隙和定子與外框的非線性接觸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新直線超聲電機(jī)的夾持方法，改善了定子 的振動特性，消除了模態(tài)重疊現(xiàn)象。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的
一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機(jī)夾持定位裝置，包括定子和動子導(dǎo)軌，定子上帶有 兩個振子，所述定子呈V形結(jié)構(gòu)，通過帶有柔性鉸鏈的夾持件定位于開口外框內(nèi)，所述開口外框上與動子導(dǎo)軌平行的邊框上設(shè)有開口，所述定子的驅(qū)動足定位于開口外框的開口 處。所述的帶有柔性鉸鏈的夾持件為U形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)在其兩端和中部的柔性圓弧片 段以及支持臂，且柔性圓弧片段的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于結(jié)構(gòu)的其它部分，形成柔性鉸鏈，在帶有 柔性鉸鏈的夾持件的臂尾處開有通孔，帶有柔性鉸鏈的夾持件通過通孔安裝于開口外框 上，支持臂分別與定子兩振子垂直，每個支持臂背定位于對應(yīng)振子的兩相鄰壓電陶瓷片組 之間，并通過預(yù)緊螺栓固定在一起。有益效果
本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上，通過柔性鉸鏈連接使定子和定子的支持框架形成一體，定子(定子支 持件)與開口框架不再存在相對摩擦接觸；在力學(xué)特性上，通過柔性鉸鏈替代彈簧，同樣能 夠施加合適的預(yù)壓力；在性能方面，柔性鉸鏈的存在減少支持框架在接觸處(固定點(diǎn)處)的 非線性作用。上述夾持方法，改善了定子的振動特性，消除了模態(tài)重疊現(xiàn)象。該技術(shù)巧妙的把柔性圓弧片段運(yùn)用到超聲電機(jī)領(lǐng)域，簡化了傳統(tǒng)夾持技術(shù)，節(jié)省 了空間，通過柔性夾持件連接定子，連接螺釘把柔性夾持件固定在外框上。柔性夾持件設(shè)計 為圓弧狀，這樣有利于加工，同時，保證定子振動時的受力呈連續(xù)變化。該柔性夾持與外框 連接為固支，防止了定子在振動時產(chǎn)生其他不必要的位移與振動，該夾持技術(shù)的使用有助 于改善電機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提高超聲電機(jī)的輸出力和輸出效率。V形超聲直線電機(jī)的柔性夾持為U形結(jié)構(gòu)，其兩端和中部帶柔性圓弧片段，其柔性 圓弧片段的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于結(jié)構(gòu)的其它部分，形成柔性鉸鏈。在支持臂的臂尾帶有圓形通 孔，支持臂通過臂尾上的圓形通孔安裝于矩形外框上；柔性鉸鏈代替了傳統(tǒng)直線超聲電機(jī) 彈簧的作用，消除了因彈簧帶來的間隙、摩擦等一系列不穩(wěn)定因素。中性線上的柔性圓弧片 段能夠消除裝配應(yīng)力，減少兩個定子的互相干擾。


圖1是本發(fā)明的用于V形直線超聲電機(jī)夾持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的帶有柔性鉸鏈的夾持件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號名稱1.帶有柔性鉸鏈的夾持件；2.開口外框；3.定子；4.動子導(dǎo)軌， 5.柔性圓弧片段，6.支持臂，7.預(yù)緊螺栓，8臂尾。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機(jī)的夾持定位裝置，包括定子3和動 子導(dǎo)軌4，定子3上帶有兩個振子，所述定子3呈V形結(jié)構(gòu)，通過帶有柔性鉸鏈的夾持件1 定位于開口外框2內(nèi)，所述開口外框2上與動子導(dǎo)軌4平行的邊框上設(shè)有開口，所述定子3 的驅(qū)動足定位于開口外框2的開口處。帶有柔性鉸鏈的夾持件1為U形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)在其 兩端和中部的柔性圓弧片段5以及支持臂6，且柔性圓弧片段5的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于結(jié)構(gòu)的其 它部分，形成柔性鉸鏈，在夾持件1的臂尾8處開有通孔，夾持件1通過通孔安裝于開口外 框2上，支持臂6分別與定子3兩振子垂直，每個支持臂6定位于對應(yīng)振子的兩相鄰壓電 陶瓷片組之間，并通過預(yù)緊螺栓7固定在一起，所以蘭杰文振子的運(yùn)動通過柔性圓弧片段5變形來實(shí)現(xiàn)。
此裝置限制了定子3在各個方向的位移和轉(zhuǎn)動，保證了定子3運(yùn)動的準(zhǔn)確性，從而可減 少定子3的無用功，提高效率。帶有柔性鉸鏈的夾持件1兩端的柔性圓弧片段5在給定子 3、動子導(dǎo)軌4施加預(yù)壓力時起彈簧作用，而帶有柔性鉸鏈的夾持件1中性線上的柔性圓弧 片段5能夠消除定子3裝配中的裝配應(yīng)力，減少兩個蘭杰文振子之間的互相影響。
權(quán)利要求
一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機(jī)夾持定位裝置，包括定子(3)和動子導(dǎo)軌(4)，定子(3)上帶有兩個振子，其特征在于所述定子(3)呈V形結(jié)構(gòu)， 通過帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)定位于開口外框(2)內(nèi)，所述開口外框(2)上與動子導(dǎo)軌(4)平行的邊框上設(shè)有開口，所述定子(3)的驅(qū)動足定位于開口外框(2)的開口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持定位裝置，其特征在于所述的帶有柔性鉸鏈的夾持件 (1)為U形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)在其兩端和中部的柔性圓弧片段(5)以及支持臂(6)，且柔性圓弧片 段(5)的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于結(jié)構(gòu)的其它部分，形成柔性鉸鏈，在帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)的 臂尾(8)處開有通孔，帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)通過通孔安裝于開口外框(2)上，支持臂 (6)分別與定子(3)兩振子垂直，每個支持臂(6)定位于對應(yīng)振子的兩相鄰壓電陶瓷片組 之間，并通過預(yù)緊螺栓(7)固定在一起。
全文摘要
一種基于柔性鉸鏈的直線超聲電機(jī)夾持定位裝置，包括定子(3)和動子導(dǎo)軌(4)，定子(3)上帶有兩個振子，所述定子(3)呈V形結(jié)構(gòu)，通過帶有柔性鉸鏈的夾持件(1)定位于開口外框(2)內(nèi)，所述開口外框(2)上與動子導(dǎo)軌(4)平行的邊框上設(shè)有開口，所述定子(3)的驅(qū)動足定位于第一邊框開口處。該夾持技術(shù)的使用有助于改善電機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提高超聲電機(jī)的輸出力和輸出效率。
文檔編號H02N2/04GK101984550SQ201010556088
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者姚志遠(yuǎn), 焦陽, 胡寧 申請人:南京航空航天大學(xué)