專利名稱：基于連續(xù)變幅桿原理的k形直線超聲電機的夾持定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置，屬 超聲電機技術領域。
技術背景直線超聲電機是20世紀80年代迅速發(fā)展和應用的一種新型微電機，它利用壓電 元件的逆壓電效應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 微幅振動轉換成動子的宏觀直線(旋轉)運動，直接推動負載。它具有結構緊湊、低速大扭 矩、響應快、定位精度高和電磁兼容性等優(yōu)點。在航空航天、武器裝備和精密驅動領域有著 廣泛的應用前景。目前國內直線超聲電機的研究發(fā)展很快，清華大學、南京航空航天大學、哈爾濱 工業(yè)大學等高校先后對直線超聲電機展開了研究。在中國專利網上，從2004年開始陸 續(xù)刊登了環(huán)形駐波直線超聲電機200510046044. 9、棱柱型縱彎復合振子直線超聲電機 [200610132316. 1、三角形彎板式壓電直線超聲電機200710045921. X、H形駐波直線超 聲電機振子200820014739. 8等。近近年來，南京航空航天大學研制成功了圓柱結構雙輪 足驅動直線超聲電機及電激勵方法200710020963. 8、基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超 聲電機200810124426. 2等。但是現(xiàn)有的超聲電機尚有輸出功率小、效率低、壽命短等不 足。經查閱，有些直線超聲電機(如張鐵民；梁莉；梁麗英的國家發(fā)明專利“雙柱體振子直 線超聲電機”，申請?zhí)?200610132315. 7)雖有預壓裝置，如預緊彈簧和預緊螺釘，但沒有測 量預壓力的作用。而且設置不恰當，會產生多余的移動和轉動。也有的直線超聲電機(如 趙淳生；許海的國家發(fā)明專利“小型直線超聲電機”，申請?zhí)?200510037644. 9)設置有測量 預壓力的裝置，但預緊功能不夠好，而且會產生轉動，所以會造成預壓力的測量不夠準確。超聲電機的夾持、定位是影響直線超聲電機的輸出效率和穩(wěn)定性的重要因素。目 前直線超聲電機主要通過如圖4所示的結構施加預壓力。這種夾持裝置，其連接底板與夾 持件的滑軌設置在定子的對稱線上，雖然保證了定子在電機導軌的運動方向上不能移動， 但卻無法限制定子在三個方向上的轉動，不能保證定子運動的穩(wěn)定性，進而降低了負載能 力,運行效率不高
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾 持定位裝置。一方面它能夠保證了定子在電機導軌的運動方向上不能移動且在三個方向上 不能轉動，即提高電機結構的穩(wěn)定性，保證定子運動的穩(wěn)定性，提高負載能力和運行效率； 另一方面它能調節(jié)定子與動子間的預壓力，并便于測量預壓力的大小，同時保證在安裝過 程中施加的預壓力滿足設計要求。第一種基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置，用于V形定子 的夾持定位，該V形定子帶有兩個振子，每個振子由前端蓋、壓電陶瓷片組、后端蓋組成，特征在于夾持定位裝置包括開口外框和支持件；上述開口外框依次由第一邊框，第二邊框， 第三邊框，第四邊框組成，其中與動子導軌平行的第一邊框設有開口 ；上述支持件帶有兩條 分別與V形定子兩振子垂直的支持臂每個支持臂安裝于對應振子的兩相鄰壓電陶瓷片組 之間，并通過預緊螺栓固定在一起；V形定子整體通過支持件安裝于開口矩形外框內部，且 V形定子的驅動足位于第一邊框開口處；上述開口外框的第二邊框及第四邊框均設有與第 一邊框平行的凸臺，通過上述凸臺和第一邊框之間安裝有圓柱軌；上述支持件的每條支持 臂末端均帶有與第一邊框平行的臂尾，臂尾帶有圓形通孔，通過圓形通孔安裝于圓柱軌上， 使定子只能沿定子對稱軸方向移動；在上述凸臺與臂尾之間還設有壓緊彈簧。通過改變開 口矩形外框的位置，實現(xiàn)對壓緊彈簧伸縮量的調節(jié)，完成對電機預壓力的控制。上述開口外框還帶有與支持件配合的定位螺釘。定位螺釘用于控制開口矩形外框 相對與動子導軌的位置，實現(xiàn)對電機預壓力的控制。第二種基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置，用于V形定子 的夾持定位，該V形定子帶有兩個振子，每個振子由前端蓋、壓電陶瓷片組、后端蓋組成，特 征在于夾持定位裝置包括開口外框和支持件；上述開口外框依次由第一邊框，第二邊框， 第三邊框，第四邊框組成，其中與動子導軌平行的第一邊框設有開口 ；上述支持件帶有兩條 分別與V形定子兩振子垂直的支持臂，每個支持臂安裝于對應振子的兩相鄰壓電陶瓷片組 之間，并通過預緊螺栓固定在一起；V形定子整體通過支持件安裝于開口矩形外框內部，且 V形定子的驅動足位于第一邊框開口處；上述開口外框的第二邊框及第四邊框均設置有與 定子對稱軸方向平行的導軌；上述支持件的兩條支持臂末端分別帶有與上述導軌配合的滑 塊；上述開口外框第三邊框上還帶有與支持件配合的壓緊螺栓，第三邊框和支持件之間設 置有壓緊彈簧。本實用新型的夾持定位裝置將限位滑軌設置在夾持件兩側，不但保證了定子在電 機導軌的運動方向上不能移動，而且限制定子在三個方向上的轉動。上述開口外框還帶有 與支持件配合的定位螺釘。本實用新型下端的彈簧與壓緊螺栓起設定預壓力的作用，壓緊 螺栓則起固定彈簧的作用，并和定位螺釘一道起調節(jié)預壓力的作用，這樣可根據不同的需 要設定預壓力。本實用新型還可以增加了測量預壓力的功能。目前超聲電機的夾持、定位的研究報道很少，也沒有這方面的專利。本實用新型提 出新的夾持、定位方法。它將電機結構設計為定子、動子、夾持部件和定位部件四部分。夾持 部件包括開口矩形外框和支持件，定子通過夾持件固定在開口矩形外框，它在電機導軌的 運動方向上不能移動，而在與導軌的運動方向相垂直的方向上能夠移動。本項實用新型提 高了電機結構的穩(wěn)定性。另外，在夾持件的下端新增加了螺栓、彈簧部件和螺釘定位部件， 可以精確的控制定子與動子間的預壓力，能夠保證在安裝過程中施加的預壓力滿足設計要 求。

圖1是本實用新型的用于直線超聲電機夾持定位裝置的結構示意圖方式1。圖2、3是本實用新型的用于直線超聲電機夾持定位裝置的結構示意圖方式2。圖4是國家發(fā)明專利“基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機”的電機改進結構方案圖。圖中標號名稱1.臂尾；2.壓緊彈簧；3.凸臺；4.支持臂；5定位螺釘；6.開口外 框；7.預緊螺栓；8. V形定子；9.圓柱軌；10.動子導軌；11.滑塊；12.限位滑軌；13.壓緊 螺栓。
具體實施方式
具體實施方式
1 一種用于直線超聲電機夾持定位裝置如圖1所示。其特點是
1.定子與支持件1之間用壓緊彈簧2和圓柱軌9連接，夾持部件件包括圓柱軌9、壓緊彈簧
2、開口矩形外框6。圓柱軌9與開口矩形外框6之間用螺釘固定連接。壓緊彈簧2和圓柱 軌2分左右兩個，軸向方向與導軌10的運動方向相垂直。臂尾1為橫向矩形板，板上開有與 圓柱軌直徑相當?shù)膱A孔。壓緊彈簧2裝在圓柱軌9上，夾在臂尾1和凸臺2之間。兩個蘭 杰文振子固定在夾持部件上，所以蘭杰文振子僅僅能夠沿著圓柱軌2，在圓柱軌2的軸向向 移動。此裝置限制了定子在其他方向的位移和轉動，從而可減少定子的無用功，提高效率。 2.可施加并測定預壓力，包括壓緊彈簧2、定位螺釘5、夾持部件、開口矩形外框4。開口矩 形外框底端有通孔，通孔處裝入定位螺釘。通過改變開口矩形外框的位置，實現(xiàn)對壓緊彈簧 2伸縮量的調節(jié)，完成對電機預壓力的控制。定位螺釘5用于控制開口矩形外框4相對與導 軌10的位置，實現(xiàn)對電機預壓力的控制。在電機安裝之前，定位螺釘5的長度是經過標定 的。向導軌方向移動開口矩形外框，致定位螺釘接觸支持臂，這時壓緊彈簧2的變形使得定 子和導軌之間產生預壓力，該預壓力即為標定的預壓力值，從而實現(xiàn)預壓力的準確加載。夾持部件使得電機結構穩(wěn)定，輸出效率提高；定、動子之間的預壓力的準確加載， 有利于電機的穩(wěn)定運行，使得電機有好得輸出效率和高得輸出效率。
具體實施方式
2 —種用于直線超聲電機夾持定位裝置如圖2所示。其特點是 1.定子與夾持件之間用滑軌連接，夾持部件包括滑塊11、限位滑軌12和開口矩形外框6。 限位滑軌12與開口矩形外框之間、支持臂4與滑塊11之間均用螺釘固定連接?；壏肿笥?兩個，其滑動方向與導軌10的運動方向相垂直。夾持部件將兩個蘭杰文振子固定，所以蘭 杰文振子的運動通過滑軌來實現(xiàn)。此裝置限制了定子在其他方向的位移和轉動，從而可減 少定子的無用功，提高效率。2.可施加并測定預壓力，包括壓緊螺栓13、壓緊彈簧2、定位螺 釘7、支持臂4、開口矩形外框6。開口矩形外框底端開有兩個通孔，中間通孔處裝入壓緊螺 栓5，支持臂4的底端中間也開有圓通孔，下半部分圓孔直徑大于上半部分，壓緊螺栓頂端 部分進入該圓孔，并能伸入小圓孔中。在壓緊螺栓圓桿上裝入壓緊彈簧2，壓緊彈簧2外寬 小于支持臂4的大圓孔寬度但大于小圓孔寬度，即壓緊彈簧頂端卡在大小圓孔交接處。通 過改變支持臂4與開口矩形外框的距離，實現(xiàn)對壓緊彈簧2伸縮量的調節(jié)，完成對定子與動 子之間施加預壓力和對電機預壓力的控制。定位螺釘5用于控制開口矩形外框6相對與導 軌10的位置，實現(xiàn)對電機預壓力的控制。在電機安裝之前，定位螺釘5的長度是經過標定 的。向導軌方向移動開口矩形外框，致定位螺釘接觸支持臂，這時壓緊彈簧2的變形使得定 子和導軌之間產生預壓力，該預壓力即為標定的預壓力值，從而實現(xiàn)預壓力的準確加載。夾持部件使得電機結構穩(wěn)定，輸出效率提高；定、動子之間的預壓力的準確加載， 有利于電機的穩(wěn)定運行，使得電機有好得輸出效率和高得輸出效率。
權利要求一種基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置，用于V形定子的夾持定位，該V形定子帶有兩個振子，每個振子由前端蓋、壓電陶瓷片組、后端蓋組成，特征在于夾持定位裝置包括開口外框(6)和支持件；上述開口外框(6)依次由第一邊框，第二邊框，第三邊框，第四邊框組成，其中與動子導軌(10)平行的第一邊框設有開口；上述支持件帶有兩條分別與V形定子兩振子垂直的支持臂(4)，每個支持臂(4)安裝于對應振子的兩相鄰壓電陶瓷片組之間，并通過預緊螺栓(7)固定在一起；V形定子(8)整體通過支持件安裝于開口矩形外框(6)內部，且V形定子的驅動足位于第一邊框開口處；上述開口外框(6)的第二邊框及第四邊框均設有與第一邊框平行的凸臺(3)，通過上述凸臺(3)和第一邊框之間安裝有圓柱軌(9)；上述支持件的每條支持臂末端均帶有與第一邊框平行的臂尾(1)，臂尾帶有圓形通孔，通過圓形通孔安裝于圓柱軌(9)上，使定子只能沿定子對稱軸方向移動；在上述凸臺與臂尾之間還設有壓緊彈簧(2)。
2.根據權利要求1所述的基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置， 其特征在于上述開口外框(6)還帶有與支持件配合的定位螺釘(5)。
3.一種基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置，用于V形定子的夾 持定位，該V形定子帶有兩個振子，每個振子由前端蓋、壓電陶瓷片組、后端蓋組成，特征在 于夾持定位裝置包括開口外框(6)和支持件；上述開口外框(6)依次由第一邊框，第二邊框，第三邊框，第四邊框組成，其中與動子 導軌(10)平行的第一邊框設有開口 ；上述支持件帶有兩條分別與V形定子兩振子垂直的支持臂(4)，每個支持臂(4)安裝于 對應振子的兩相鄰壓電陶瓷片組之間，并通過預緊螺栓(7)固定在一起；V形定子(8)整體 通過支持件安裝于開口矩形外框(6)內部，且V形定子的驅動足位于第一邊框開口處；上述開口外框的第二邊框及第四邊框均設置有與定子對稱軸方向平行的導軌(12)； 上述支持件的兩條支持臂末端分別帶有與上述導軌配合的滑塊(11)；上述開口外框(6)第三邊框上還帶有與支持件配合的壓緊螺栓(13)，第三邊框和支持 件之間設置有壓緊彈簧(2)。
4.根據權利要求1所述的基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置， 其特征在于上述開口外框(6)還帶有與支持件配合的定位螺釘(5)。
專利摘要本實用新型涉及基于連續(xù)變幅桿原理的K形直線超聲電機的夾持定位裝置，屬超聲電機技術領域。該夾持定位裝置包括開口外框(6)和支持件。該裝置一方面它能夠保證了定子在電機導軌的運動方向上不能移動且在三個方向上不能轉動，即提高電機結構的穩(wěn)定性，保證定子運動的穩(wěn)定性，提高負載能力和運行效率；另一方面它能調節(jié)定子與動子間的預壓力，并便于測量預壓力的大小，同時保證在安裝過程中施加的預壓力滿足設計要求。
文檔編號H02N2/04GK201656810SQ20102002254
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權日2010年1月14日
發(fā)明者姚志遠, 王長茹, 耿冉冉 申請人:南京航空航天大學