[发明专利]一种直接驱动负载的微型超声电机定位控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接驱动负载的微型超声电机定位控制装置，属于超声电机技术领域。

背景技术

为了实现光纤通信中光学收发器中对波长的调节，增加光纤的通信容量，需要在收发器中增加滤光片驱动模块，通过对滤光片的旋转切换改变光路的波长。为了实现该功能需要有一驱动机构来切换滤光片，由于该模块体积较小，一般采用小直径的电机进行驱动，传统的电磁电机由于结构复杂，很难实现微型化，无法胜任这一领域，而超声电机则由于其特性能够在微型尺寸环境下表现出良好的机械特性。

超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动的新型动力输出装置。与电磁电机相比，具有结构紧凑、低速大转矩、响应快（毫秒级）、断电自锁、位置和速度控制性好、不受电磁干扰以及低噪声运行等优点。在众多类型的超声电机中，纵扭复合型超声电机具有扭矩/体积比大，效率高等优越性能，而成为这一领域研究的热点。传统纵扭复合型超声电机使用的扭振压电陶瓷元件的成本远远高于纵振压电陶瓷元件的成本，从而使电机的成本大大提高，不利于电机的产业化发展。模态转换型超声电机也是纵扭复合型超声电机的一种，它只需用一组纵振压电陶瓷元件即可工作，不需要昂贵的扭振压电陶瓷元件，不仅能大大降低电机的成本，同时也大大降低了电机的结构复杂程度，更易于微型化。

超声电机的定位控制一般都是采用编码器的控制方法，这种方法中附加的位置控制附件难于微型化，因此对于体积较小的应用领域，这种定位控制方法是无能为力的。模态转换型超声电机采用刚性安装片固定电机的方式，会对电机的工作模态造成很大的影响，进而影响电机的运转，当电机尺寸较小时，这种情况更为突出，电机甚至出现不能运转的情况。因此微型模态转换型超声电机的定位控制装置及其固定安装是该电机产业化道路上的最大障碍。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种直接驱动负载的微型超声电机定位控制装置，其能够有效地固定电机而不影响电机的转动。这种装置在很小的空间里集成了电机的固定、直接驱动负载、电机转子转动位置的精确控制以及电机转动误差累计归零控制的功能。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种直接驱动负载的微型超声电机定位控制装置，包括模块盒以及定位支撑在模块盒内的转轴，所述转轴上安装有微型超声电机，该微型超声电机包括转子以及定子组件，转子、定子组件分别与转轴同轴安装；所述模块盒内分别安装有电机误差累计归零传感器以及转子转动位置精确定位传感器，所述转轴对应于电机误差累计归零传感器的感应头设置有误差累计归零感应部，且转轴上安装有定位码盘，该定位码盘与转子同步运动；所述转子转动位置精确定位传感器的检测头呈U形设置，该U形检测头的两U形检测臂之间置有定位码盘的盘面，定位码盘的盘面沿外缘周向均布n条裁切缺口，其中，n为正整数，两U形检测臂的相邻面为配合使用的转动位置检测部、转动位置感应部；所述转子沿轴向顺序分为预压力施加段、负载段以及转子段，其中：预压力施加段的端面与预压力装置相触，转子通过预压力装置所施加的预压力压紧在定子组件上；负载段根据实际需要而设计相应的结构；转子段与定子组件相接触，且转子段与定子组件相接触的表面涂覆有摩擦材料；另外，所述转子沿轴向开设有与转轴相配合的安装孔。

作为上述方案的进一步改进，本发明所述电机误差累计归零传感器为光敏传感器，所述误差累计归零感应部为发光面；所述转子转动位置精确定位传感器为U形光电传感器。

作为上述方案的进一步改进，本发明所述裁切缺口呈U形设置，且裁切缺口为4个。

作为上述方案的进一步改进，本发明所述负载段呈圆盘状，该圆盘状负载段沿周向均布4个U形槽，各U形槽的槽口均背向圆盘状负载的圆心设置。

作为上述方案的进一步改进，本发明所述定子组件配置有柔性安装片，该柔性安装片的基体为环状薄金属片，所述环状薄金属片在外环表面呈辐射状延伸出安装足；柔性安装片嵌装在定子组件的壁面上所开设的环形切口内，且柔性安装片的安装足与固定在模块盒中的安装立柱连接。

作为上述方案的进一步改进，本发明所述定子组件包括压电振子，该压电振子包括纵振压电陶瓷片组件以及能够将纵振压电陶瓷片组件受激励电源激发的1阶纵振模态转换为2阶扭振模态的纵扭模态转换器；所述纵扭模态转换器包括横截面呈圆环状的柱体，该柱体靠近转子的一侧沿外壁面开设复数条切槽，所述切槽的延伸方向与柱体的轴线倾斜设置，背离转子的一侧沿外壁面开设环形切口，柔性安装片嵌装于该环形切口内。