[实用新型]一种肋板应力型纵扭复合超声电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种肋板应力型纵扭复合超声电机，属于超声电机技术领域。

背景技术

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。纵扭复合型超声电机是超声电机中的一种。纵扭复合型超声电机通常由纵振子和扭转振子组成。这两个振子分别激发出两个相互垂直的振动，两种振动可单独调节，互不耦合，所以叠加后的质点椭圆轨迹易控制。因此，这种电机的特点是输出力矩大、可控性强、正反转特性一致、低速稳定性好、动态响应性能好等。但是，一般的纵扭复合型超声电机的扭转振动模态需要采用基于d₁₅效应的圆形扭振压电陶瓷片来激励，但是这种陶瓷片成本很高、工艺复杂、成品率低。1998年，Ueha研制出一种双转子结构的应力型纵扭复合型超声电机，该电机基于d₁₅效应的圆形扭振压电陶瓷片来激励电机的扭转振动模态，此外，该电机将纵振压电陶瓷片分别放置于定子和转子端面上，大大增加了电机的装配工艺难度和电机的使用难度。现有的应力型纵扭电机存在如下缺点：其中的扭转振动模态需要采用基于d₁₅效应圆形扭振陶瓷片来激励，特别是需要采用基于d₁₅效应的圆形扭振陶瓷片来激振出电机定子的1阶扭转振动模态，而扭振陶瓷片加工工艺复杂，成本高，从而影响电机批量低成本生产。

实用新型内容

本实用新型提供一种肋板应力型纵扭复合超声电机，本实用新型采用生产工艺更简单的基于d₃₁效应的压电陶瓷片来激励电机定子上的肋板产生弯曲振动模态，从而诱发定子产生扭转振动模态，形成电机工作所需要的1阶扭转振动模态。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种肋板应力型纵扭复合超声电机，包括定子组件、转子组件和转动轴，所述定子组件包括定子，所述转子组件包括第一转子和第二转子，所述第一转子和第二转子分别设置在定子两端，且第一转子、第二转子和定子均套接在转动轴上；所述定子为呈圆柱状的金属体，所述金属体的两端面分别设置有第一组纵振压电陶瓷片和第二组纵振压电陶瓷片，所述第一组纵振压电陶瓷片的一侧与金属体相连接，另一侧粘贴有第一摩擦片，第二组纵振压电陶瓷片的一侧与金属体相连接，另一侧粘贴有第二摩擦片；所述金属体的圆周外表面均匀分布有2n个肋板，所述肋板的侧面均粘贴有弯振压电陶瓷片，所述第一转子与定子接触一侧、第二转子与定子接触一侧均设有摩擦材料；所述第一转子另一侧、第二转子另一侧分别设有预压力装置，所述预压力装置通过锁紧螺母锁紧。

作为本实用新型的进一步优选，所述预压力装置包括辅助压件和硅橡胶，所述第一转子、第二转子另一侧分别依次设置有硅橡胶和辅助压件，且硅橡胶和辅助压件均套接在转动轴上；

作为本实用新型的进一步优选，所述第一摩擦片、第二摩擦片的表面均匀布设有齿形凸块，所述摩擦片的内外径尺寸与纵振压电陶瓷片的内外径尺寸相同；

作为本实用新型的进一步优选，所述转动轴穿过定子时，通过两个径向轴承进行支承；

作为本实用新型的进一步优选，所述金属体的圆周外表面均匀设有四个肋板，且两两呈90度均匀分布；所述四个肋板上均粘贴有弯振压电陶瓷片。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用生产工艺更简单的基于d₃₁效应的压电陶瓷片来激励电机定子上的肋板产生弯曲振动模态，从而诱发定子产生扭转振动模态，形成电机工作所需要的1阶扭转振动模态，用于激励定子部分中的1阶扭转振动的压电陶瓷成本低，电机输出力矩大、可操作性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的结构剖视图；

图2是本实用新型的的优选实施例的俯视图；

图3中，3a是本实用新型的弯振压陶瓷片的极化分区，3b图中①为A区的极化方向，②为B区的极化方向；

图4是本实用新型提出的肋板应力型纵扭复合超声电机的工作模态，③是分布在定子部分中的1阶扭转振动模态振型，④是分布在电机整体中的2阶纵振模态振型，其中，2阶纵振模态节平面位于定、转子接触面上；