[发明专利]基于径弯复合型片状超声电机的四轴微型飞行器

权利要求书

1.应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机，其特征在于：包括定子(1)、压电陶瓷(2)、转子(3)、内旋转轴(4)、轴承(5)、外旋转轴(6)、弹簧(7)、大固定轴套(8)、小固定轴套(9)；其中，

所述定子(1)在外，转子(3)在内，所述转子(3)分上、下两部分分别位于定子的上、下两侧；所述定子(1)中设有孔，内旋转轴(4)贯穿所述孔，在所述定子(1)的一侧，所述转子(3)的上半部分、弹簧(7)、大固定轴套(8)、外旋转轴(6)、轴承(5)自下而上依次套装在内旋转轴(4)上，其中所述轴承(5)安装在外旋转轴(6)的内部，所述外旋转轴(6)通过轴承(5)与内旋转轴(4)接触，不跟随内旋转轴(6)一起转动；

在所述定子(1)的另一侧，转子(3)的下半部分、弹簧(7)和小固定轴套(9)自上而下套装在所述内旋转轴(4)上，通过调节大固定轴套(8)和小固定轴套(9)在内旋转轴(4)上的位移来调节弹簧的预压力，进而控制转子(3)上、下部分与定子(1)之间的压力大小。

2.根据权利1所述的应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机，其特征在于：所述弹簧(7)分上下两部分，上部分弹簧一端接触到转子上半部分的顶面，另一端接触所述大固定轴套(8)的底面，所述大固定轴套(8)的顶面连接外旋转轴(6)，当转子(3)的上半部分转动时，通过弹簧带动大固定轴套(8)旋转，进而带动外旋转轴(6)旋转；

下部分弹簧一端接触到转子下半部分的底面，另一端接触所述小固定轴套(9)的顶面，所述内旋转轴(4)通过下部分弹簧以及小固定轴套(9)与转子(3)的下半部分相连接，当转子(3)的下半部分转动时，通过弹簧带动小固定轴套(9)旋转；

内、外旋转轴通过轴承(5)实现完全独立的旋转，互不干扰，同时轴承(5)保持在内、外旋转轴竖直方向上的稳定性。

3.根据权利要求1所述的应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机，其特征在于：所述定子(1)内部含有空心凸圆柱，定子(1)内部设有梁式波导结构以及与其内径相连接的圆环形金属片；所述定子(1)的上表面和下表面均有凸出的空心圆柱与转子(3)上下部的下、上部分相接触，两者之间的预压力则通过弹簧(7)进行调节。

4.根据权利要求3所述的应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机，其特征在于，所述定子(1)内部设有的梁式波导结构中心对称，梁的具体形状为直梁或者变截面梁。

5.根据权利要求3所述的应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机，其特征在于，所述定子(1)的上表面或下表面贴有单片压电陶瓷(2)，压电陶瓷(2)的内径与定子(1)的内径相同，极化方向沿厚度方向，对压电陶瓷(2)施加任意正弦或余弦电信号，激励出定子(1)的一阶径向振动和面外三阶弯振。

6.根据权利要求3所述的应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机，其特征在于，内、外旋转轴所用旋翼(10)分别采用正桨和反桨，具体尺寸和材料根据实际情况而定，在保证强度和刚度的前提下越轻越好；所述转子(3)的上、下部分是对称的半球形或锥形。

7.应用于四轴微型飞行器的径弯复合型片状超声电机的工作方法，其特征在于，超声电机在工作状态时，所述压电陶瓷(2)沿厚度方向上极化，通过电极给压电陶瓷(2)施加余弦Acos(wt+θ)或正弦Asin(wt+θ)电信号，激励定子(1)产生一阶径向振动和面外三阶弯振,即可实现上下转子相反方向旋转，进而带动内、外转轴相反方向旋转。

8.四轴微型飞行器，其特征在于，所述飞行器包括四个如权利要求1所述的径弯复合型片状超声电机，所述径弯复合型片状超声电机分别固定在环形基座(11)上，所述环形基座(11)之间则通过中间的X梁(12)相连接；X梁提供的空间可以用于布置导线以及安放电源和控制系统。