[发明专利]贴片式盘形结构超声波啮合马达

说明书

技术领域

本发明涉及一种贴片式盘形结构超声波啮合马达，属于精密驱动与传动的技术领域。

背景技术

超声波马达是利用压电元件的逆压电效应激励弹性体（一般称为定子或超声振子）产生微幅超声振动，通过定子与转子间的摩擦耦合实现机械能输出的新型超声驱动器。超声波马达在工作过程中，定子与转子间主要是依靠滑动摩擦来实现运动和力的传递。这种利用摩擦实现运动和力的传递方式，导致超声波马达存在功率损失大、传动效率较低、摩擦磨损严重、使用寿命短以及不适合连续长时间工作等问题，限制了超声驱动器的应用与发展。

发明内容

为解决超声驱动器存在功率损失大、传动效率较低、摩擦磨损严重、使用寿命短以及不适合连续长时间工作等问题，本发明公开了一种贴片式盘形结构超声波啮合马达。

本发明所采用的技术方案是：所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达包括柔性圆盘1、刚性轴2和激振元件3。所述的柔性圆盘1为内孔具有微型内齿的盘形结构弹性体，刚性轴2采用带有微型外齿的刚性阶梯圆轴，柔性圆盘1的微型内齿齿数大于刚性轴2的微型外齿齿数，且微型内齿齿数与微型外齿齿数互质，柔性圆盘1与刚性轴2之间通过微型小齿啮合传动。激振元件3为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，通过胶粘或冷焊工艺实现与柔性圆盘1的固结，并沿周向均布于柔性圆盘1的表面。通过在激振元件3上施加超声频率内的交变电信号，激励柔性圆盘1产生径向微幅的伸缩振动，利用振动耦合产生驱动行波，通过微型小齿啮合传动实现刚性轴2的旋转运动输出。

本发明提出的贴片式盘形结构超声波啮合马达具有结构简单、易于微型化、传动效率较高、适合连续性长时间工作等优点，在精密驱动与定位控制领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1所示为本发明提出的一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的主视图；

图2所示为本发明提出的一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的俯视图；

图3所示为本发明提出的贴片式盘形结构超声波啮合马达中柔性圆盘的剖视图；

图4所示为本发明提出的贴片式盘形结构超声波啮合马达中刚性轴的示意图；

图5所示为本发明提出的一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的柔性圆盘的变形图；

图6所示为本发明提出的一种两波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的俯视图；

图7所示为本发明提出的一种两波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的柔性圆盘的变形图；

图8所示为本发明提出的一种三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的俯视图；

图9所示为本发明提出的一种三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的柔性圆盘的变形图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式。本实施方式提供了一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的实施方案。该单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达主要由柔性圆盘1、刚性轴2和激振元件3组成。

所述的柔性圆盘1为内孔具有微型内齿的盘形结构弹性体，刚性轴2采用带有微型外齿的刚性阶梯圆轴，柔性圆盘1与刚性轴2之间通过微型小齿啮合传动。所述的激振元件3为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共8片具体为第一压电陶瓷片31、第二压电陶瓷片32、第三压电陶瓷片33、第四压电陶瓷片34、第五压电陶瓷片35、第六压电陶瓷片36、第七压电陶瓷片37、第八压电陶瓷片38，通过胶粘（如爱牢达环氧树脂胶）或冷焊工艺实现与柔性圆盘1的固结，并沿周向均布于柔性圆盘1的表面，其中第一压电陶瓷片31与第五压电陶瓷片35布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成A1激振组；第三压电陶瓷片33与第七压电陶瓷片37布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成A2激振组；A1激振组中第一压电陶瓷片31与A2激振组中第三压电陶瓷片33在柔性圆盘1的同侧面对称布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组。第二压电陶瓷片32与第六压电陶瓷片36布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成B1激振组；第四压电陶瓷片34与第八压电陶瓷片38布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成B2激振组；且B1激振组中第二压电陶瓷片32与B2激振组中第四压电陶瓷片34在柔性圆盘1的同侧面对称布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组。

A激振组与B激振组满足空间正交布置关系。