[发明专利]大力矩纵扭复合型超声波电机

说明书

                          技术领域

本发明涉及利用压电效应的电机，尤其涉及纵扭复合型超声波电机。

                          背景技术

目前，传统的电磁感应电机，由于绕组结构上的原因，难于实现低速大力矩。对于各类超声波电机，要实现每分钟0～几十转的转速和力矩1～10Nm以上的大力矩也较困难。

                          发明内容

本发明提供一种定子采用纵扭复合型振子的大力矩纵扭复合型超声波电机，能实现低转速和大力矩的目的。

本发明采用的如下三种技术方案：

1)大力矩纵扭复合型超声波电机包括由下金属环、压电陶瓷扭振子、中间金属体、压电陶瓷纵振子、上金属环组成的定子，转子，芯轴；中间金属体的台肩上从下而上依次固有压电陶瓷纵振子、上金属环，中间金属体的台肩下从上而下依次固有压电陶瓷扭振子、下金属环，中间金属体固定在芯轴上，芯轴底面和下金属环固定在底板上，转子底部外表面粘接摩擦材料，用径向轴承安装在定子上面的芯轴上，通过轴向推力轴承、蝶形弹簧用压紧螺母将定转子压紧，转子的上端装有轴头，定子和转子外装有电机外壳。

2)大力矩纵向扭复合型超声波电机包括由下金属环、压电陶瓷扭振子、中间金属体、圆环、压电陶瓷纵振子、上金属环组成的定子，转子，芯轴；固定在中间金属体上的金属圆环上面从下而上依次固有压电陶瓷纵振子、上金属圆环，金属圆环下面从上而下依次固有压电陶瓷扭振子、下金属圆环，中间金属体固定在芯轴上，转子底部外表面粘接摩擦材料，用径向轴承安装在定子上面的芯轴上，通过轴向推力轴承、蝶形弹簧用压紧螺母将定转子压紧。

3)大力矩纵扭得合型超声波电机包括由下金属环、压电陶瓷扭振子、中间金属体、压电陶瓷纵振子、上金属环组成的定子，转子，芯轴；中间金属体的台肩上从下而上依次固有压电陶瓷纵振子、上金属环，中间金属体的台肩下从上而下依次固有压电陶瓷扭振子、下金属环，中间金属体固定在芯轴上，转子底部外表面粘接摩擦材料，用径向轴承安装在定子上面的芯轴上，通过轴向推力轴承、蝶形弹簧用压紧螺母将定转子压紧，转子的上端装有能在电机上外壳的径向轴承中转动的轴头，定子和转子外装有由电机上外壳和电机下外壳组成的壳体内，电机上、下外壳与中间金属环用螺钉固接成一体。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

1)结构紧凑简单，根据驱动结构要求可嵌入，可与系统一起集成，或作为外转子，在转子上直接布置齿轮等；    

2)能量密度是电磁型电机的3～5倍，是典型的低速大力矩电机，可用于直接驱动，因此可减轻飞行物的重量，用于航空航天领域；

3)易调速，低速区平稳无脉动(较一般低速电机诸如步进电机而言)，但在控制上又可实现步进驱动，而且定位精度高；

4)停电后具有摩擦自锁功能，且在高频域振动，能量衰减极快，有极高动态响应特性(机械时间常数在4ms以内)、易实现高精度的速度和位置伺服控制；

5)可直接驱动，因无齿轮减速装置产生的间隙，可精确定位；

6)与直流电机相似的下垂的转矩-转速特性；

7)由于无铁心和线圈，因此抗电磁干扰性强，即电磁兼容性(EMC)好。

本发明还具有制造成本低、结构简单、装卸方便和性能稳定。

                          附图说明

图1是本发明端面安装的电机结构示意图；

图2是本发明不用外壳的电机结构示意图；

图3是本发明采用外壳的电机结构示意图。

                       具体实施方式

如图1所示，它包括由下金属环1、压电陶瓷扭振子2、中间金属体3、压电陶瓷纵振子4、上金属环5组成的定子，转子7，芯轴14；中间金属体3的台肩上从下而上依次固有压电陶瓷纵振子4、上金属环5，中间金属体3的台肩下从上而下依次固有压电陶瓷扭振子2、下金属环1，中间金属体3固定在芯轴14上，芯轴14底面和下金属环1固定在底板19上，转子7底部外表面粘接摩擦材料6，用径向轴承13安装在定子上面的芯轴14上，通过轴向推力轴承8、蝶形弹簧9用压紧螺母12将定转子压紧，转子7的上端装有轴头11，定子和转子7外装有电机外壳10。

图1为端面安装的电机，其芯轴14与底板19用固定螺栓17连接，下金属圆环1与底板19用定位销18固定，以免因扭振动使定子压电陶瓷振子板动，底板19形状方形或圆形均可，其上布置四个安装孔15，引线为16。