[发明专利]一种可承受轴向力的预压力恒定的超声电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子，尤其是一种以压电陶瓷变形驱动的中空式超声电机，具体地说是一种可承受轴向力的预压力恒定的超声电机。

背景技术

超声电机（Ultrasonic Motor）是近二十年来发展起来的一种新概念动力装置。它的实质是依靠压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为弹性体的机械能，使定子产生高频的微幅振动（微米级），再利用定、转子之间的接触和摩擦作用将定子的微幅振动转换为转子的回转或者直线运动，从而输出机械能以带动负载工作。这种新型电机使用频率高于20kHz（即超声频率范围）的交流电源来驱动，故称之为超声电机。超声电机比之一般的电磁电机具有许多独特的优点：

（1）扭矩/重量比大；

（2）低速大扭矩，无需齿轮减速机构，可实现直接驱动负载；

（3）响应快（毫秒级），可控性好；

（4）可变速度，可步进，运动精度高；

（5）断电时自锁，自锁力矩大；

（6）对磁场不敏感，也不产生磁场；

（7）速度和位置控制性能好，精度高。

目前传统的超声电机结构中转子固定在轴上。轴的一端受到来至固支轴承的预压力，而轴的另一端处于游动的结构（如图6所示）。此种电机结构会造成电机无法承受来自外部额外的轴向力（由于游动端）。同时传统的超声电机转子采用的是柔性转子（图6中转子结构）。该种柔性转子的应力与变形的关系如图7所示。这种应力与变形的特点使得电机预压力不稳定，当电机轴受到外力的影响，结合图7，可以看出柔性转子的弹力会实时发生变化，这会使得电机的预压力偏大或者偏小，不利于电机的性能稳定。

发明内容

所要解决的技术问题：

本发明的目的是针对现有的超声电机轴由于一端固支，一端游动造成电机无法承受轴向力，以及由于尺寸链误差造成电机性能不稳定等缺点，设计一种可承受轴向力的预压力恒定的超声电机。

技术方案：

为了实现以上功能，本发明提供了一种可承受轴向力的预压力恒定的超声电机，包括外壳1、第一轴承2、第二轴承8、定子5、定子座7、轴9、转子3，所述第一轴承2安装在外壳1内，第一轴承2的中心通过一轴9；所述转子3、定子5、第二轴承8依次套装在轴9上，转子3固定在轴9上，所述定子5和第二轴承8安装在定子座7上；所述定子5的底面设有压电陶瓷片6，所述压电陶瓷片6沿径向对称粘贴于定子5的内底面径向末端；

其特征在于：在所述轴9上设有固定部件，该固定部件设置在第一轴承2和第二轴承8之间，将轴9固定在第一轴承2与第二轴承8上；所述定子5的外缘与定子座7相贴合，使轴向力直接传递到电机的外壳1和定子座7上。

作为一种优选，所述转子3为碟簧转子，所述碟簧转子3锥面向下安装；

所述固定部件为一凸台，凸台的上端面和第一轴承2的下端面贴合碟簧转子3的上部；凸台的下端面贴合第二轴承8。

作为一种优选，所述转子3为碟簧转子，所述碟簧转子3锥面向下安装；

所述固定部件为上下两个凸台，其中，上凸台的上端面和第一轴承2的下端面贴合碟簧转子3的上部；下凸台的下端面贴合第二轴承8。

进一步的，在所述轴9上还套装有摩擦片4，所述摩擦片4设置在定子5与转子3之间；所述碟簧转子3的上部固定，下部受挤压，使其高度变小，工作在零刚度的临界值。

进一步的，所述第一轴承2和第二轴承8为深沟球轴承。

有益效果：

本发明提出了一种可承受轴向力的超声电机，该种电机的轴向固支方式采用双轴承两端对顶固支；同时该电机采用了碟形弹簧作为电机转子。其具有以下优势：

1．该超声电机使得电机在两个轴承件采用固定部件的方式，将轴固定在轴承上，不再产生上下位移，从而将来自外部的轴向力直接传递到电机的外壳和定子座上，而不是作用在转子上，从而消除了轴向力对转子上预压力的影响；使得电机可承受较大的轴向力而保证预压力恒定在F值。

2．同时该电机采用了碟形弹簧作为电机转子，利用碟形弹簧具有零刚度的特性，保证蝶形弹簧实际工作长度为L，此时碟形弹簧在σ范围内的变形，其弹力均恒定在F值。即可以消除由于制造加工时零件尺寸、电机装配、电机运行造成的磨损等造成电机轴系尺寸链误差，对电机预压力产生的影响，又解决了轴向力对预压力的影响。保证了批量装配中每台电机的预压力均恒定在F值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是发明一种实施例的结构示意图；