[实用新型]短柱型超声波电机

说明书

技术领域

本实用新型是一种摇头型超声波电机，尤其是一种短柱型超声波电机，属于超声波电机制造的技术领域。

背景技术

超声波电机是一种具有全新驱动原理的电机，与传统电磁电机相比，超声波电机不再使用线圈，采用压电陶瓷逆压电效应和定转子间摩擦耦合来完成电机从电能到转矩输出能量的转换。因此超声波电机相对电磁电机具有响应快、低速大转矩、无输入自锁、不受电磁干扰等优点。柱体摇头型超声波电机的研究起步较晚，它采用兰杰文振子结构，电机定子利用金属匹配块锁紧压电陶瓷，电机装配不需要黏结，装配工艺简单，成本较低，便于自动化生产。因此柱体摇头型超声波电机在精密光学仪器、高精度跟踪伺服控制装置、照相机调焦等方面有广泛的应用。

柱体摇头型超声波电机定子由于采用兰杰文振子结构，为了提高电机能量转换效率，一般定子长度和直径间比例需要大于2倍，利用定子的两个正交的弯曲振动合成产生定子的摇头运动。因此柱体摇头型超声波电机整体结构长度较长，给实际应用带来一些问题。目前的柱体摇头型超声波电机，由于定子的固定会大大影响其共振模态，因此电机固定一直存在问题，这使得电机很难在高精度伺服驱动系统中应用。本实用新型提出的一种短柱型超声波电机，定子长度和直径比接近1∶1，大大缩短了电机的结构尺寸，实施例中电机定子直径15mm，整体电机高度为18.5mm，并且本实用新型提出了一种有弹性支撑作用的固定底座结构，使电机在固定到待安装位置时，不影响电机定子的振幅，从而对电机正常工作的影响降至很小。

技术内容

技术问题：本实用新型的目的在于提供一种短柱型超声波电机，使电机性能不变的情况下，大大缩短电机的长度；并且设计了具有弹性支撑作用的固定底座，在不影响电机工作的情况下，能够很好的固定电机，使电机能够在高精度伺服驱动系统中应用。

技术方案：本实用新型的短柱型超声波电机，该电机包括定子、转子、固定底座、轴，该电机的定子由定子上匹配块、定子下匹配块、轴承、上压电陶瓷、下压电陶瓷、电极片组成，在轴外周的中段设有轴承，在轴承外周设有定子下匹配块，定子下匹配块通过轴承与轴连接，在定子下匹配块外周设有下压电陶瓷，下压电陶瓷的上端设置上压电陶瓷，在上压电陶瓷上端设有定子上匹配块，上压电陶瓷的上端与下压电陶瓷的下端紧密配合在定子上匹配块与定子下匹配块之间，定子上匹配块与定子下匹配块螺纹配合，在定子上匹配块上端设有转子，转子和轴通过固定螺丝相接，定子下匹配块的下端设置固定螺母，固定螺母与定子下匹配块之间设有垫片，上压电陶瓷、下压电陶瓷之间设有四片电极片，转子通过弹性构件与定子上匹配块连接；定子下匹配块下端通过薄板连接在固定底座上。

上述短柱型超声波电机的连接件是对弹性转子的下部圆盘体开上外环槽、内槽、下外环槽，从上外环槽底部到连接件的下端为弹性转子高度的36％，下外环槽高度为弹性转子高度的15％，连接件的下端宽度为弹性转子直径的3％到6％之间，电极片包括第一电极片、第二电极片、第三电极片、第四电极片，各电极片均等分布在上压电陶瓷、下压电陶瓷之间，第一电极片和第三电极片为一对电极，第二电极片和第四电极片为一对电极，每对电极片所对应的压电陶瓷区域相互反相极化，弹性转子和轴通过固定螺丝相接，薄板是由聚合物构成，薄板与定子下匹配块用胶黏结一起。

有益效果：本实用新型在于提供一种短柱型超声波电机，相对于一般柱体摇头型超声波电机，它的结构尺寸短小，定子直径15mm，这个电机长度为18.5mm。这种短柱型超声波电机采用了弹性固定底座，可以方便的将电机固定在待安装位置上，并且不影响电机的运行使电机能够在高精度伺服驱动系统中应用。制作的直径为15mm的短柱型超声波电机，运行频率范围较宽，从39kHz～43kHz都能稳定运行，最高转速超过200r/min，最低转速接近8r/min，电机堵转力矩180gcm。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构图。其中有：固定螺丝1、弹性转子2、定子上匹配块3、轴承4、上压电陶瓷5、下压电陶瓷6、固定底座7、定子下匹配块8、电极片9、垫片10、固定螺母11、轴12、薄板13、连接件14。

图2是本实用新型的压电陶瓷结构的示意图。其中的“+”为正相极化，“-”为反相极化。其中有：第一电极片91、第二电极片92、第三电极片93、第四电极片94。

图3是本实用新型连接件的结构示意图。

图4是本实用新型弹性转子的结构示意图。其中有：上外环槽21、内槽22、下外环槽23。

具体实施方式