[实用新型]单定子三自由度超声电机

摘要

本实用新型公开了一种单定子三自由度超声电机，包括定子模块和转子模块，定子模块包含作动头、金属质量块、底座、三组压电陶瓷组件和预紧螺栓，转子模块是一个能够夹持在定子作动头球体上且夹持力可调节的结构。工作时，通过分别激励三组陶瓷组件中任意两组产生两相振型，两相振型在作动头球体上耦合使质点做椭圆运动，通过摩擦作用实现转子模块绕X、Y和Z轴的转动。本实用新型与现有技术相比，具有结构简单，环境适应性强等优点，在航空航天、医疗、机器人、仿生学等高技术领域有广阔的应用前景。

主权项

一种单定子三自由度超声电机，其特征在于，包括定子模块和转子模块；所述定子模块包含作动头、金属质量块、底座、纵振压电陶瓷组件、第一弯振压电陶瓷组件、第二弯振压电陶瓷组件和预紧螺栓；所述作动头包含驱动头、连接部和圆柱，其中，所述驱动头为球形；所述连接部为连续变截面结构，其截面为圆形，且其最小截面与驱动头的下端固定相连、最大截面与圆柱的上端固定相连；所述作动头的轴线上设有和所述预紧螺栓相配合的螺纹孔；所述底座为上端开口、下端封闭的空心圆柱，且半径大于所述作动头圆柱的半径；所述纵振压电陶瓷组件、金属质量块、第一弯振压电陶瓷组件、第二弯振压电陶瓷组件均为圆柱形，依次从上到下设置在所述底座内；所述纵振压电陶瓷组件、金属质量块、第一弯振压电陶瓷组件、第二弯振压电陶瓷组件、底座的底面同轴设置且在轴心均设有供所述预紧螺栓穿过的通孔；所述预紧螺栓依次穿过所述底座的底面、第二弯振压电陶瓷组件、第一弯振压电陶瓷组件、金属质量块、纵振压电陶瓷组件和所述作动头上的螺纹孔螺纹连接，将所述纵振压电陶瓷组件、金属质量块、第一弯振压电陶瓷组件、第二弯振压电陶瓷组件夹紧在所述作动头和所述底座的底面之间；所述纵振压电陶瓷组件用于产生纵振传播至所述驱动头；所述第一弯振压电陶瓷组件、第二弯振压电陶瓷组件均用于产生弯振传播至所述驱动头，且所述第一弯振压电陶瓷组件产生的弯振和所述第二弯振压电陶瓷组件产生的弯振在空间上存在π/2相位差；所述转子模块包含弹簧夹头、接触块、端盖和调节螺栓；所述弹簧夹头为上端开口、内部中空的圆柱体，其上端内壁上设有螺纹、下端设有用于锁住所述驱动头的圆孔；所述驱动头通过弹簧夹头下端的圆孔伸入弹簧夹头内；所述端盖包含端面和第一套接环，其中，所述第一套接环为上下开口的空心圆柱，和所述端面同轴设置，其上端面和端面固定相连；所述端面为圆柱体，其圆心处设有调节孔、柱面上设有和所述弹簧夹头内壁上的螺纹相匹配的螺纹；所述调节孔的内壁上设有和所述调节螺栓相匹配的螺纹；所述端面和所述弹簧夹头螺纹连接；所述接触块包含连接板、第二套接环和接触环，其中，所述第二套接环、接触环均为上下开口的空心圆柱；所述第二套接环的下端通过所述连接板和所述接触环的上端固定相连，且所述第二套接环、接触环同轴设置；所述第二套接环和所述第一套接环通过套接进行间隙配合，使得所述接触块和所述端盖之间能够上下滑动；所述接触环的下端和所述驱动头相抵；所述调节螺栓和所述端面通过调节孔螺纹连接，且调节螺栓穿过所述端面和所述接触块的连接板相抵，用于调节接触块和端盖之间的距离，进而调节所述接触块与驱动头之间的预压力。