[实用新型]径轴向多振子超声波直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于精密测量、计量、办公自动化设备、工业电器、家用电器、机器人、汽车、航空航天设备等各种场合的定位和驱动的径轴向多振子超声波直线电机。

背景技术

超声波直线电机是利用压电材料晶体在外电场作用下发生形变，以此为驱动力来产生直线运动的电动机。这种超声波直线电机有以下特点：

1、它不需要像其它种类直线电机那样，是根据载流导体在磁场中受到电动力的原理，把电能转换为直线运动的机械能。

2、没有定子和动子部分的线圈和铁心，结构简单、体积小、重量轻、制造方便。

3、不受磁场影响、不产生电磁波。

4、力矩大、响应快，可低速运行，速度易于控制。

5、步距小、精度高。

超声波直线电机适用于精密测量、计量、办公自动化设备、工业电器、家用电器、机器人、汽车、航空航天设备等各种场合的定位和驱动。

超声波直线电机的工作原理是利用压电材料的逆压电效应。如果将压电晶体置于外电场中，由于电场作用会引起晶体内部正负电荷重心位移，这一极化位移又导致晶体发生形变。如果外加电场的极性与压电体的极化方向一致，则压电体与电场垂直方向的长度增长；反之，当外加电场的极性与压电体的极化方向相反，则压电体与电场垂直方向的长度缩短。去除电场后，压电体恢复常态。重复地给压电体施加电场和去除电场，压电体就会重复地产生位移。这种位移就是超声波直线电机的动力。

但是，现有的超声波直线电机由于结构和力传递方式的原因，存在推力小、效率低、损耗大、寿命短、速度慢等缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种推力大、效率高、损耗小、速度快、使用寿命长的径轴向多振子超声波直线电机。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：径轴向多振子超声波直线电机，主要由设置有中心孔的电机定子、以及贯穿设置在中心孔内的电机动子构成，其特征在于，所述电机定子主要由定子壳体、以及设置在定子壳体上的径向振子凹槽和轴向振子凹槽构成，所述径向振子凹槽和轴向振子凹槽分别沿中心孔呈径向设置和轴向设置；所述径向振子凹槽一端与中心孔相连通，且径向振子凹槽的左侧或右侧设置有与其相连通的弹簧凹槽；轴向振子凹槽位于径向振子凹槽的右侧或左侧，且与径向振子凹槽相连通；所述径向振子凹槽内设置有径向振子，轴向振子凹槽内设置有轴向振子，弹簧凹槽内设置有弹簧。

所述径向振子凹槽、设置在径向振子凹槽左侧的弹簧凹槽、设置在径向振子凹槽右侧的轴向振子凹槽、设置在径向振子凹槽内的径向振子、设置在轴向振子凹槽内的轴向振子、以及设置在弹簧凹槽内的弹簧构成左驱动结构；所述径向振子凹槽、设置在径向振子凹槽右侧的弹簧凹槽、设置在径向振子凹槽左侧的轴向振子凹槽、设置在径向振子凹槽内的径向振子、设置在轴向振子凹槽内的轴向振子、以及设置在弹簧凹槽内的弹簧构成右驱动结构；当电机只需单方向运行的功能时只设立左驱动结构或右驱动结构，当需要正反向运行的功能时则左右驱动结构都要设置，即左驱动结构和右驱动结构均至少为一个。

作为本实用新型的一种优选方式，所述左驱动结构为4个，且分为两组，每组的两个左驱动结构沿中心孔对称设置；所述右驱动结构为4个，且分为两组，每组的两个右驱动结构沿中心孔对称设置；本实用新型中的左驱动结构和右驱动结构的数目不限于此，也可根据实际需要另行选择。

所述径向振子凹槽远离中心孔的一端外凹构成卡槽，径向振子远离中心孔的一端外凸构成卡块，所述卡块设置在卡槽内；采用此种结构，使得径向振子在运动的过程中始终位于径向振子凹槽内；进一步的，所述卡块靠近中心孔的一端端面与卡槽之间也设置有弹簧，从而在去除径向振子的电场后，径向振子在弹簧的弹力作用下，能回到径向振子凹槽的顶端。

所述径向振子和轴向振子均通过电源线与外部电源相连，所述外部电源为电机的供电电源和控制电源；电源装置和控制装置按照预先的设定分别对电机各轴向振子和径向振子的通电的时间、矢量、频率以及逻辑顺序进行控制，从而控制电机的速度、推力、位移、运行方向；上述参数可预先设置且可根据使用要求随时修改。

所述定子壳体主要由定子壳体A和定子壳体B扣合在一起构成，便于安装和拆卸，本实用新型中的定子壳体不限于由两块壳体组装而成，也可根据实际情况另行设计。

所述中心孔的内壁上镶嵌有若干个滚珠，所述电机动子的外圆沿轴向设置有与滚珠位置相匹配的滑槽，电机动子通过滑槽和滚珠与电机定子形成滑动配合；由于采用了此种结构，从而减小了电机动子在中心孔内运动所受到的摩擦力。