[发明专利]一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，属于超声电机领域。

背景技术

超声电机是一种全新概念的微特电机。它利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体在超声频段内微幅振动，并通过定、转子（动子）之间的摩擦作用将其转换成转子（动子）的旋转（直线）运动。1983年，日本Sashida提出并制造了行波型超声电机，该电机实现了由驻波定点、定期推动转子变换成由行波连续不断地推动转子，大大地降低了定子与转子接触面上的摩擦磨损。行波型旋转超声电机在定子一侧表面粘贴有压电陶瓷元件，该压电陶瓷元件分两组极化，在两组压电陶瓷元件上分别施加相位差为90度的同频率（超声频域内）、等幅交变电压。通过压电陶瓷元件的逆压电效应，可在定子的模态频率上激发出两个幅值相等、在时间和空间上均相差90度的模态响应。这两个模态响应在定子上叠加形成行波。如果此时在转子上施加一定的预压力，通过定、动子之间的摩擦作用，那么，定子表面质点的微幅振动就会转换为转子的旋转运动。由Sashida提出的行波型超声电机转子内部为一连续变截面式环形结构，其施加预压力方式为轴肩与转子直接相连，并用电机外壳加压产生预压力。这种预压力转子系统存在以下缺点：

1、转子内部变界面环形结构加工工艺复杂，加工难度大，成品率低；

2、在转子中心处加压，转子外端与电机定子接触部分易发生翘曲，转子摩擦界面与定子驱动面很难完全接触，通常只能有部分摩擦界面与定子驱动面接触；

3、由于摩擦界面的不完全接触，电机输出性能较低。

发明内容

本发明提供一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，采用该预压力转子系统，电机输出堵转力矩与空载转速均能提升50%以上，能大幅提高行波型超声电机的输出性能，为更多的应用提供解决方案；而且该预压力转子系统是一种加工工艺简单，定子驱动面与转子摩擦界面能很好接触的预压力转子系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，包括中心轴、电机外壳、转子和压盖，所述电机外壳、转子依次套接在中心轴上，电机外壳、转子同心设置，压盖设置于中心轴顶部；所述转子表面设有预压点，压盖与预压点相接触，转子的厚度由中心向外依次变薄，用于产生弹性变形；

作为本发明的进一步优选，所述转子为分段阶梯式转子，转子中间开设有方形孔，转子内部上表面为三段式台阶，转子内部的下表面为二段式台阶，台阶厚度的由转子中心向外依次变薄；

作为本发明的进一步优选，所述转子系统还包括定子和电机底座，定子安装在电机底座上，转子、压盖、中心轴、电机外壳依次安装在定子上，且均同心设置，所述中心轴的轴肩与电机外壳之间设有调整垫片；

作为本发明的进一步优选，所述压盖与中心轴顶部可分离连接，压盖为内凹式带中心孔圆板，中心轴为带轴肩式圆轴；

作为本发明的进一步优选，所述压盖与中心轴为一体成型；

作为本发明的进一步优选，所述压盖的外侧上表面设有突出的第一环形槽，且压盖的外径与转子上表面的第二段台阶直径相等；

作为本发明的进一步优选，所述电机外壳的内表面设有突出的第二环形槽；

作为本发明的进一步优选，第一环形槽和第二环形槽在电机安装完成后，两个环形槽成互相嵌合形状，形成一迷宫结构。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明简化了电机转子加工工艺，通过压盖在转子上表面第二段台阶边缘施加预压力，使转子摩擦界面与定子驱动面的接触情况大幅改善，实验表明，与使用传统超声电机预压力转子系统相比，行波型超声电机输出堵转力矩与空载转速均能提升50%以上。

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是采用本发明的行波型超声装配剖视图；

图2是本发明提出的分段式转子结构剖视图；

图3是本发明提出的预压力转子系统结构示意图；

图4是本发明的压盖与中心轴顶部可分离连接的结构示意图；

图5是本发明的压盖与中心轴为一体成型的结构示意图。

图中：1、电机外壳；2、转子；3、压盖；4、定子；5中心轴；6、调整垫片；7电机底座。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。