[实用新型]调心式双振子行波型超声波电机

说明书

技术领域

本实用新型属于一种超声频压电驱动装置，特别涉及一种调心式双振子行波型超声波电机。

背景技术

超声波电机是20世纪80年代发展起来的一种全新概念的微特电机。其工作原理是利用压电材料的逆压电效应，激发振子在超生频段内的微幅振动，并通过振子与动子之间的摩擦作用将振动转换成动子的直线或旋转运动，输出功率，驱动负载。超声波电机与传统的电磁电机相比，它具有结构简单、灵活、运动形式多样、断电自锁、惯性小、响应快、控制特性好等特性。同时，超声波电机还具有低速、扭矩/体积比大的优点。在现有技术中，旋转行波型超声波电机由壳体、端盖、输出轴及一个振子和一个动子构成，振子相当于普通电动机的定子，动子相当于普通电动机的转子，在振子一侧的端面上粘贴有由两组压电陶瓷片构成的圆环形的压电元件，振子另一侧的端面与动子的一个端面紧密接触，形成摩擦驱动面。将高频、交变sin、cos信号施加于压电元件上，就激发出驱动振子弹性体的弯曲振动行波，当弯曲行波在振子的圆周上传播时，振子圆周上的任一质点在一个周期内的轨迹都是椭圆形，且椭圆旋转方向为逆时针。由于动子紧压在振子表面并与波峰接触，且振子各波峰处粒子旋转方向相同，因而动子就在摩擦力的驱动下逆着行波传播方向运动，将振子表面质点的微观椭圆运动转化为动子的宏观运动，最终，实现超声波电机的旋转运动。当行波传播方向改变时，质点微观椭圆轨迹也同时换向，动子沿相反的方向运动。这种超声波电机存在的主要问题是，摩擦驱动面为单个面，因而驱动力矩小，在一定程度上限制了其应用。中国专利“CN202231635U”公开了一种“双振子并联式行波型超声波电机”。它包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，它在动子的两侧分别安装有一个振子，构成双振子行波型超声波电机。该超声波电机在每个动子的两侧都设置一个摩擦驱动面，形成双面驱动，增大了驱动力矩，提高了超声波电机的功率。但超声波电机的额定功率通常都比较小，一般只有几瓦。由于机械加工中不可避免的加工误差和装配中产生的偏差，常会导致振子与动子的接触界面预压力分布不均，进而导致超声波电机的空载速度波动率上升、稳定输出性能下降、寿命降低等问题。因此，如何使转子与动子接触面的预压力均匀分布，提高超声波电机的输出性能和稳定性，进一步提高超声波电机的使用寿命是人们关心、并需要解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有超声波电机存在的稳定输出性能差、使用寿命短的问题，提供一种稳定输出性能好、使用寿命长的调心式双振子行波型超声波电机。

本实用新型包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，动子安装在输出轴上，输出轴通过轴承安装在固定底座和端部座板上，振子有二个，分别安装在动子的两侧，振子外侧端面上粘贴有压电元件，振子内侧端面与动子的端面紧密接触，构成双面摩擦驱动，其特殊之处是，在振子外侧端面中心有一个球面凹坑，在振子与固定底座及端部座板之间安装有调心基座，调心基座上有与振子上的球面凹坑相配合的球面，以调节振子与动子接触面上的预压力，在固定底座和端部座板上还分别安装有与振子相配合的导向限位螺钉。

在端部座板的外圆周上有若干个凸起，在固定底座的一侧有若干个与端部座板上的凸起相配合的凹槽，对端部座板起到导向限位作用。

本实用新型的优点在于，在固定底座、端部座板与振子之间安装调心基座，利用调心基座上的球面及振子外侧端面中心的球面凹坑对加工误差和装配中产生的偏差自动进行调整，确保振子与动子的接触面均匀接触，从而使振子与动子接触面的预压力均匀分布，提高了超声波电机的稳定输出性能，降低了超声波电机的空载速度波动率，进而延长了超声波电机的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是本实用新型振子的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是图3的右视图；

图6是本实用新型调心基座的结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是本实用新型固定底座的结构示意图；

图9是图8的右视图；

图10是本实用新型端部座板的结构示意图；

图11是图10的左视图。

具体实施方式