[发明专利]一种改进超声电机定转子摩擦接触性能的方法

说明书

一种改进超声电机定转子摩擦接触性能的方法，其特征是首先在磷青铜定子的齿顶表面粘贴一层摩擦材料，其次，将铝合金转子与摩擦材料相接触的一面采用阳极氧化方法形成一层硬度高、耐磨性能好的氧化铝薄膜，电机运转时，摩擦材料层与氧化铝薄膜表面摩擦驱动，进而避免齿陷发生，提高电机使用寿命和运动转化效率。本发胆能够提高电机输出力矩和运动转化效率，同时具有较低的磨损率，能够大大提高电机的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种超声电机技术，尤其是一种超声电机的定子转子摩擦驱动技术，具体地说是一种改进超声电机定转子摩擦接触性能的方法。

背景技术

超声电机是20世纪80年代迅速发展并具有特殊应用的一种新型微特电机，是利用逆压电效应将弹性体定子的微观振动通过摩擦转换成转子的宏观运动，结构简单，可设计性强，其中核心部件为定子和转子，但对其强度、弹性模量、密度、耐磨性、导热性等方面具有严格的要求。目前使用较多的定子材料为磷青铜，因其具有良好的耐磨损、弹性、导热性、抗疲劳等优异性能。转子为铝合金材料表面粘贴聚四氟乙烯基摩擦材料，具有质量轻、易加工、成本低廉等优势。定转子的摩擦接触方式如图1所示。

但是这种摩擦接触方式在转子摩擦材料层容易发生齿陷，因为超声电机定子部分为了放大振幅，结构为齿槽状，在预压力下摩擦材料表面受力不均匀，在长时间受压状态下聚合物基体容易发生蠕变从而发生齿陷问题，造成静摩擦较大，电机很难启动。多次启停会损坏摩擦界面，从而耐磨性下降。为了避免以上问题，本专利设计了一种超声电机新型摩擦副接触方式，将摩擦材料粘贴在定子齿面上，为非连续状态，避免了齿陷问题。但是摩擦是相互的，将摩擦材料粘贴在定子上时需要提高转子铝合金的耐磨性，否则电机寿命无法保证，基于此，本专利借助阳极氧化技术在铝合金转子表面制备氧化层，氧化铝具有较大的硬度和较高的耐磨性，能够保证电机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有超声电机转子摩擦材料易出现齿陷进而影响电机寿命和驱动性能的问题，发明一种能有效降低齿陷发性的改进超声电机定转子摩擦接触性能的方法，它从定子和转子二方面进行了改进，将原先贴装在转子表面的摩擦材料层转移到定子齿顶上，在定子表面间隔贴装摩擦材料，同时对铝合金转子进行阳极氧化处理，形成硬度更高，耐磨性能更好的氧化膜层，不仅改进了定转子驱动性能，而且提高了电机的使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种改进超声电机定转子摩擦接触性能的方法，其特征是首先在磷青铜定子的齿顶表面粘贴一层摩擦材料，其次，将铝合金转子与摩擦材料相接触的一面采用阳极氧化方法形成一层硬度高、耐磨性能好的氧化铝薄膜，电机运转时，摩擦材料层与氧化铝薄膜表面摩擦驱动，进而避免齿陷发生，提高电机使用寿命和运动转化效率。

所述的摩擦材料为聚合物基复合材料。

所述的聚合物基复合材料为聚四氟乙烯基、聚酰亚胺基、聚醚醚酮基、聚苯硫醚基或酚醛树脂基复合材料。

所述的聚酰亚胺基为石墨烯改性聚酰亚胺复合材料，它的体积组分为聚酰亚胺60～70%，石墨烯0～5%，芳纶纤维10～20%，聚四氟乙烯10～20%，硅酸铝0～5%，制造时先将石墨烯改性聚酰亚胺复合材料粉末混匀后倒入模具中热压成型，模压温度360～380 ℃，压力10～20 MPa，自然冷却脱模，然后切片、粘贴、表面处理加工成所需的摩擦材料。

所述的摩擦材料的厚度为0.2-0.3 mm。

所述的氧化铝薄膜的厚度为20-80 μm。

本发明的有益效果：

(1)、本发明将摩擦材料粘贴在定子上时避免了齿陷问题，能够避免电机启动困难或者多次启停造成摩擦表面损坏从而影响电机性能或降低电机使用寿命等问题。

(2)、转子铝合金采用阳极氧化后表面硬度大大提高，耐磨性增强，能够延长电机的使用寿命。