一種肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機，屬于超聲電機技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動的新型動力輸出裝置。與電磁電機相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、低速大轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)快(毫秒級)、斷電自鎖、位置和速度控制性好、不受電磁干擾以及低噪聲運行等優(yōu)點?？v扭復(fù)合型超聲電機是超聲電機中的一種。縱扭復(fù)合型超聲電機通常由縱振子和扭轉(zhuǎn)振子組成。這兩個振子分別激發(fā)出兩個相互垂直的振動，兩種振動可單獨調(diào)節(jié)，互不耦合，所以疊加后的質(zhì)點橢圓軌跡易控制。因此，這種電機的特點是輸出力矩大、可控性強、正反轉(zhuǎn)特性一致、低速穩(wěn)定性好、動態(tài)響應(yīng)性能好等。但是，一般的縱扭復(fù)合型超聲電機的扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)需要采用基于4效應(yīng)的圓形扭振壓電陶瓷片來激勵，但是這種陶瓷片成本很高、工藝復(fù)雜、成品率低。1998年，Ueha研制出一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的應(yīng)力型縱扭復(fù)合型超聲電機，該電機基于1效應(yīng)的圓形扭振壓電陶瓷片來激勵電機的扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)，此外，該電機將縱振壓電陶瓷片分別放置于定子和轉(zhuǎn)子端面上，大大增加了電機的裝配工藝難度和電機的使用難度?，F(xiàn)有的應(yīng)力型縱扭電機存在如下缺點:其中的扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)需要采用基于4效應(yīng)圓形扭振陶瓷片來激勵，特別是需要采用基于4效應(yīng)的圓形扭振陶瓷片來激振出電機定子的1階扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)，而扭振陶瓷片加工工藝復(fù)雜，成本高，從而影響電機批量低成本生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機，本發(fā)明采用生產(chǎn)工藝更簡單的基于效應(yīng)的壓電陶瓷片來激勵電機定子上的肋板產(chǎn)生彎曲振動模態(tài)，從而誘發(fā)定子產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)，形成電機工作所需要的1階扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機，包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和轉(zhuǎn)動軸，所述定子組件包括定子，所述轉(zhuǎn)子組件包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子分別設(shè)置在定子兩端，且第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子和定子均套接在轉(zhuǎn)動軸上；所述定子為呈圓柱狀的金屬體，所述金屬體的兩端面分別設(shè)置有第一組縱振壓電陶瓷片和第二組縱振壓電陶瓷片，所述第一組縱振壓電陶瓷片的一側(cè)與金屬體相連接，另一側(cè)粘貼有第一摩擦片，第二組縱振壓電陶瓷片的一側(cè)與金屬體相連接，另一側(cè)粘貼有第二摩擦片；所述金屬體的圓周外表面均勻分布有2n個肋板，所述肋板的側(cè)面均粘貼有彎振壓電陶瓷片，所述第一轉(zhuǎn)子與定子接觸一側(cè)、第二轉(zhuǎn)子與定子接觸一側(cè)均設(shè)有摩擦材料；所述第一轉(zhuǎn)子另一側(cè)、第二轉(zhuǎn)子另一側(cè)分別設(shè)有預(yù)壓力裝置，所述預(yù)壓力裝置通過鎖緊螺母鎖緊。
[0005]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述預(yù)壓力裝置包括輔助壓件和硅橡膠，所述第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子另一側(cè)分別依次設(shè)置有硅橡膠和輔助壓件，且硅橡膠和輔助壓件均套接在轉(zhuǎn)動軸上； 作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述第一摩擦片、第二摩擦片的表面均勻布設(shè)有齒形凸塊，所述摩擦片的內(nèi)外徑尺寸與縱振壓電陶瓷片的內(nèi)外徑尺寸相同；
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)動軸穿過定子時，通過兩個徑向軸承進行支承；
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述金屬體的圓周外表面均勻設(shè)有四個肋板，，且兩兩呈90度均勻分布；所述四個肋板上均粘貼有彎振壓電陶瓷片。
[0006]通過以上技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明采用生產(chǎn)工藝更簡單的基于名效應(yīng)的壓電陶瓷片來激勵電機定子上的肋板產(chǎn)生彎曲振動模態(tài)，從而誘發(fā)定子產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)，形成電機工作所需要的1階扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)，用于激勵定子部分中的1階扭轉(zhuǎn)振動的壓電陶瓷成本低，電機輸出力矩大、可操作性強。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0008]圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖2是本發(fā)明的的優(yōu)選實施例的俯視圖；
圖3中，3a是本發(fā)明的彎振壓陶瓷片的極化分區(qū)，3b圖中①為A區(qū)的極化方向，②為B區(qū)的極化方向；
圖4是本發(fā)明提出的肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機的工作模態(tài)，③是分布在定子部分中的1階扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)振型，④是分布在電機整體中的2階縱振模態(tài)振型，其中，2階縱振模態(tài)節(jié)平面位于定、轉(zhuǎn)子接觸面上；
圖5是本發(fā)明提出的肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機的第一種壓電陶瓷極化布置方式及電激勵方式。圖中第一組縱振壓電陶瓷極化布置方式⑤和第二組縱振壓電陶瓷極化布置方式⑧相同，彎振壓電陶瓷極化方向布置(⑥、⑦)，則需要三個正弦信號來激勵，它們之間的相位差分別如圖中所示為Φ、Φ+90。和Φ+180。；
圖6是本發(fā)明提出的肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機的第二種壓電陶瓷極化布置方式及電激勵方式。圖中第一組縱振壓電陶瓷極化布置方式⑤和第二組縱振壓電陶瓷極化布置方式⑧相反，彎振壓電陶瓷極化方向布置(⑥、⑦)不變，只需要兩個正弦信號來激勵，它們之間的相位差為90°，分別為Φ、Φ+90。如圖所示。
[0009]圖中:1為定子，2為徑向軸承，3為第一轉(zhuǎn)子，4為第一組縱振壓電陶瓷片，5為第二組縱振壓電陶瓷片，6為第一摩擦片，7為摩擦材料，8為第二轉(zhuǎn)子，9為硅橡膠，10為輔助壓件，11為鎖緊螺母，12為轉(zhuǎn)動軸，13為彎振壓電陶瓷片，14為第二摩擦片。
【具體實施方式】
[0010]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0011]如圖1-圖3所示，本發(fā)明提供一種肋板應(yīng)力型縱扭復(fù)合超聲電機，包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和轉(zhuǎn)動軸12，所述定子組件包括定子1，所述轉(zhuǎn)子組件包括第一轉(zhuǎn)子3和第二轉(zhuǎn)子8，所述第一轉(zhuǎn)子3和第二轉(zhuǎn)子8分別設(shè)置在定子1兩端，且第一轉(zhuǎn)子3、第二轉(zhuǎn)子8和定子1均套接在轉(zhuǎn)動軸12上，并通過過渡配合和切口固定；所述定子1為呈圓柱狀的金屬體，所