[发明专利]一种贴片式异向旋转双转子超声电机

说明书

本发明涉及一种贴片式异向旋转双转子超声电机，涉及超声电机领域，包括定子和转子组件；所述转子组件包括第一预压转子系统、第二预压转子系统和转动轴；所述定子组件包括金属基体、轴承、矩形压电陶瓷片以及圆筒形机座；所述金属基体中间外圆上切出四个大小相同的矩形平面，每相邻两平面之间设置有限位孔，两端设置有模态转换结构；所述金属基体通过螺栓、限位孔固定在圆筒型机座内。本发明通过特殊设计的模态转换结构，将压电陶瓷的纵向振动转换为定子驱动齿顶端质点的纵弯复合运动，驱动两转子异向旋转，具有结构简单、驱动方便、易于微型化等特点，可配合正反螺旋桨使用，扭矩自平衡，为微型旋翼飞行器、水下航行器等提供动力。

技术领域

本发明涉及超声电机领域，尤其涉及一种贴片式异向旋转双转子超声电机。

背景技术

共轴双旋翼式构型是微型旋翼飞行器中常采用的一种结构形式，相比于同级别的单旋翼带尾桨式以及多旋翼式构型，因其上下旋翼扭矩自平衡而显得结构紧凑，气动效率较高，因此具被广泛应用于微型飞行器的设计中。但是共轴双旋翼式构型在微型化过程中常面临一些问题，由于上下旋翼的转向相反，在一个电机驱动的情况下，需要两副传动机构分别驱动上下旋翼运动，或者利用两个电机分别驱动上下旋翼运动。

额外的传动机构或者是采用多个电机的方式都会使飞行器的复杂性增加，进一步影响其可靠性和安全性。针对厘米级的微型飞行器，两副传动机构或者两个电机的技术方案，都不利于共轴式旋翼飞行器的微型化。

综上，现有技术中缺乏一种电机,能够输出双旋翼的反向旋转,同时满足微型化的要求。

发明内容

本发明提供一种贴片式异向旋转双转子超声电机，能够在空气等介质中工作时扭矩自平衡，不需要额外的减速组就可以直接用作微型共轴式旋翼飞行器或者其他装置的动力源。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种贴片式异向旋转双转子超声电机，包括转子组件和定子组件，转子组件包括第一预压转子系统、第二预压转子系统和转动轴，定子组件安装在转动轴上，定子组件两端分别安装第一预压转子系统和第二预压转子系统，第一预压转子系统和第二预压转子系统对定子组件产生预压力，定子组件上设置纵弯模态转换结构，定子组件在单相激励信号的激励下，沿竖直方向振动，带动第一预压转子系统和第二预压转子系统转动，并且转动方向相反。

进一步的，定子组件包括金属基体和压电陶瓷片，压电陶瓷片贴于金属基体的外围，金属基体的两端设置驱动齿，驱动齿为长方形，一侧底部开有半圆形缺口,驱动齿是纵弯模态转换结构,将金属基体在竖直方向上的振动,转换为第一预压转子系统和第二预压转子系统的转动。

进一步的，第一预压转子系统包括：第一螺母、第一弹簧盖、第一弹簧、第一转子基体、第一摩擦材料，并依次安装在转动轴上半部分，第一摩擦材料和金属基体顶端的驱动齿紧密连接。第一转子基体安装在转动轴上,随着转动轴转动。通过转动第一螺母控制第一螺母的位置，调节第一转子基体和金属基体之间的正预压力。

进一步的，第二预压转子系统包括：第二摩擦材料、第二转子基体、第二弹簧、第二弹簧盖、第二螺母，并依次安装在转动轴的下半部分，第二摩擦材料和金属基体底部的驱动齿紧密连接。第二转子基体安装在转动轴上,随着转动轴转动。通过转动第二螺母控制第二螺母的位置，调节第二转子基体和金属基体之间的正预压力。

进一步的，金属基体的一侧，驱动齿的安装数量为3-8个，且金属基体两端的驱动齿关于金属基体的几何中心呈中心对称。

进一步的，单相激励信号是正弦波、三角波以及方波中的一种。

进一步的，第一弹簧盖和第一弹簧连接处、第二弹簧盖和第二弹簧连接处均设置圆形凹槽，圆形凹槽直径大于第一弹簧或第二弹簧的直径，限制了第一弹簧或第二弹簧的径向移动，同时利于正预压力的均匀分布。