雙邊驅動旋轉型行波超聲電的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，包括兩個定子軸、一個轉子軸、機體外殼和軸承，所述轉子軸是轉盤與輸出軸一體加工的，轉盤上下端面分別粘貼有摩擦材料層，輸出軸兩端分別通過軸承來定位；所述兩個定子軸分別從上下壓緊轉子轉盤，同時定子軸的外壁與機體外殼的內壁螺紋配合連接，定子下表面粘貼有壓電陶瓷片，其引線通過機體外殼開出的矩形貫通孔引出。上下兩個機體外殼通過螺栓連接，兩外殼間放有一定數量的墊片來調整施加給定轉子的預壓力的大小。采用轉子軸直接輸出動力，且能雙邊帶動負載，效率大大提高，本裝置集定子固定與施加預壓力為一體，結構更加簡單緊湊，易于裝配及調整預壓力的大小，節省空間，輸出轉矩大。
【專利說明】雙邊驅動旋轉型行波超聲電機

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲電機，尤其涉及一種集定子固定與施加預壓力為一體、轉子軸直接輸出的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機。

【背景技術】
[0002]超聲電機是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應，激發彈性體在超聲頻段產生微幅振動，并通過定轉子之間的摩擦獲得轉速和轉矩。旋轉型行波超聲電機屬于行波型超聲電機的一種。具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、斷電自鎖等顯著特征。在現代社會中已應用于航空航天、光學、醫療和微機電系統領域。但是，現有的旋轉型行波超聲電機只有單邊驅動，效率較低；且調節預壓力的結構大多在機體內部，例如專利號200中，通過在輸出軸軸肩和軸承之間放置一定數量的墊片來調整預壓力的大小，但為了獲得合適的預壓力，需反復拆裝調整墊片的數量，操作過程較為繁瑣；另外，專利號201110329573.5中，采用兩個定子、一個轉子的結構，從內部結構看，可以克服目前基于單定子結構的旋轉型行波超聲電機定轉子存在徑向接觸不均勻等問題，但其預壓力的獲得是通過外蓋的凸起臺壓下腹板使之變形，由于內部結構的復雜性，力的傳遞不均勻，上下定子與轉子間分別獲得的預壓力不可能相等，導致電機驅動時，上下結構不同步，長期使用轉子易發生扭曲變形，降低輸出效率，縮短電機的使用壽命。
[0003]因此，需要一種新的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機。


【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，該電機結構簡單緊湊、輸出轉矩大、能夠同時帶動兩個負載，簡化了電機在調試預壓力過程中的難度，提高了輸出轉矩和效率。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，包括定子軸、轉子軸、機體外殼，所述定子軸包括上、下定子軸，上、下定子軸相對設置，上、下定子軸為變階梯厚度，上、下定子軸外徑為帶有螺紋的空心軸，帶有螺紋的空心軸端面設有水平設置的環形腹板，腹板外側的環形凸緣處設有齒條，腹板內側的環狀凸緣處分別粘貼有上、下壓電陶瓷片，上、下壓電陶瓷片的引線通過機體外殼開出的矩形貫通孔引出；
所述機體外殼包括上、下機體外殼，所述上機體外殼的內壁與上定子軸的外壁螺紋連接，所述下機體外殼的內壁與下定子軸的外壁螺紋連接，上、下機體外殼通過螺栓相連接，上、下機體外殼之間設有墊片，可調節間隙大小；
所述轉子軸包括轉盤和輸出軸，轉盤設置在輸出軸上，轉盤上下端面分別粘貼有摩擦材料層，所述上下定子軸分別從上下壓緊所述轉盤兩端面；輸出軸下端穿過所述下定子軸并伸出下機體外殼外，輸出軸上端穿過所述上定子軸并伸出上機體外殼外。
[0006]進一步地，所述輸出軸上、下端分別通過上、下軸承定位，上、下軸承與對應的上、下機體外殼滑動配合，上、下機體外殼分別壓緊對應的所述上、下軸承。
[0007]進一步地，所述輸出軸為空心階梯軸。
[0008]進一步地，所述轉子軸的轉盤與輸出軸是一體加工的。
[0009]進一步地，所述上下定子軸上的齒頂靠在所述轉盤對應端面，上下定子軸上的齒與對應的轉盤端面平行接觸。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
第一，本發明的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，包括兩個定子軸、一個轉子軸、機體外殼和軸承，定子軸外壁與機體外殼的內壁通過螺紋配合連接，內徑邊界條件為自由，采用轉子軸直接輸出動力，且能雙邊帶動負載，效率大大提高，本裝置集定子固定與施加預壓力為一體，結構更加簡單緊湊，易于裝配及調整預壓力的大小，節省空間，輸出轉矩大；
第二，所述兩個定子軸為變階梯厚度，外徑處設計成帶有螺紋的空心軸，上下分別與機體外殼的內壁螺紋連接固定，不必專門開設固定用的螺孔。所述兩個定子軸分別從上下壓緊轉子轉盤，定子內側的環狀凸緣處粘貼有壓電陶瓷片，其引線通過機體外殼開出的矩形貫通孔引出；
第三，上下兩個機體外殼通過螺栓連接固定，兩外殼間放有一定數量的墊片來調整施加給定轉子的預壓力的大小，并且通過調整兩者之間墊片的數量來獲得滿意的預壓力，由于上下結構完全對稱，上下定子與轉子間獲得的預壓力相等，兩邊可有效實現同步驅動；第四，所述轉子軸是轉盤與輸出軸一體加工的，轉盤上下端面分別粘貼有摩擦材料層，輸出軸沿軸線空心設置，其兩端分別通過軸承來定位，并且伸出機體外殼，用于帶動負載，可實現雙邊驅動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明雙邊驅動旋轉型行波超聲電機的結構示意圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖1中轉子軸的結構示意圖；
圖4為圖1中定子軸的結構示意圖；
圖中:1為轉子軸，2為上定子軸，3為螺栓，4為墊片，5為螺母，6為下定子軸，7為下軸承，8為下機體外殼，9為下壓電陶瓷，10為下摩擦材料層，11為上摩擦材料層，12為上壓電陶瓷，13為上機體外殼，14為上軸承，101為輸出軸，102為轉盤，201、601為齒，202、602為腹板，203、603為外螺紋。

【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖，對本發明作進一步說明:
如圖1-4所示，雙邊驅動旋轉型行波超聲電機包括轉子軸1、上下定子軸2、6、上下機體外殼13、8和上下軸承14、7。轉子軸I由輸出軸101和轉盤102構成。上下定子軸2、6的特征為齒201、601、腹板202,602和外螺紋203、603。
[0013]圖2為圖1的俯視圖，結合圖1可明確機體外殼13、8的結構。
[0014]轉子軸I轉盤102上下端面分別粘貼有摩擦材料層11、10，輸出軸101兩端分別通過軸承14、7來定位。兩個定子軸2、6對稱布置，分別從上下壓緊轉子轉盤102兩端面，同時定子軸2、6的外壁與機體外殼13、8的內壁螺紋連接固定，不必專門開設固定用的螺孔。上下兩個機體外殼13、8通過四組螺栓3連接，兩外殼間放有一定數量的墊片4來調整預壓力的大小，這樣電機調試預壓力時不用拆裝外殼等，更簡單方便。本裝置采用轉子軸I直接輸出動力，并且上下結構完全對稱，能雙邊帶動負載，效率大大提高。
[0015]所述的上定子軸2為變階梯厚度，其頂面環形凸緣處粘貼有上壓電陶瓷12，上壓電陶瓷12的引線通過上機體外殼13開出的矩形貫通孔引出，上定子軸2的底面環形凸緣處設有齒201，其底面頂靠在轉子軸I轉盤102的頂面，保證齒201與轉盤102頂面平行接觸，外徑處設計成帶有螺紋203的空心軸，與上機體外殼13的內壁螺紋配合連接，腹板202用于增加定子柔度。所述的下定子軸6為變階梯厚度，其底面環形凸緣處粘貼有下壓電陶瓷9，下壓電陶瓷9的引線通過下機體外殼8開出的矩形貫通孔引出，下定子軸6的頂面環形凸緣處設有齒601，其頂面頂靠在轉子軸I轉盤102的底面，保證齒601與轉盤102底面平行接觸，外徑處設計成帶有螺紋603的空心軸，與下機體外殼8的內壁螺紋配合連接，腹板602用于增加定子柔度。
[0016]主要裝配順序及調節預壓力方法:兩個定子軸2、6對稱布置，分別從上下壓緊轉子轉盤102兩端面，保證上下定子軸2、6的工作面可靠實現與轉子軸I轉盤102上下端面平行接觸，輸出軸101兩端軸肩處分別裝有軸承14、7，上下軸承14、7與上下機體外殼13、8是滑動配合，對輸出軸101進行定位，然后安裝上機體外殼13，與上定子軸2螺紋連接，旋緊直到其頂面壓緊上軸承14，繼續安裝下機體外殼8，與下定子軸6螺紋連接，旋緊直到其底面壓緊下軸承7，上下兩個機體外殼13、8通過四組螺栓3連接，并通過上下軸承14、7將預壓力施加到轉子軸I上，為定轉子軸之間提供傳動所需的正壓力，兩外殼間放有一定數量的墊片4來調整預壓力，如果預壓力大小不合適，只需把螺母5旋下，調整墊片4的數量即可，這樣電機安裝更加方便易行，不會影響電機的工作模態，而且由于上下結構完全對稱，上下定子軸2、6與轉子軸I間獲得的預壓力相等，兩邊可有效實現同步驅動。
【權利要求】
1.一種雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，包括定子軸、轉子軸、機體外殼，其特征是，所述定子軸包括上、下定子軸(2、6)，上、下定子軸(2、6)相對設置，上、下定子軸(2、6)為變階梯厚度，上、下定子軸(2、6)外徑為帶有螺紋的空心軸，帶有螺紋的空心軸端面設有水平設置的環形腹板(202、602)，腹板(202、602)外側的環形凸緣處設有齒條(201、601)，腹板(202,602)內側的環狀凸緣處分別粘貼有上、下壓電陶瓷片(12、9)，上、下壓電陶瓷片(12、9)的引線通過機體外殼開出的矩形貫通孔引出； 所述機體外殼包括上、下機體外殼(13、8)，所述上機體外殼(13)的內壁與上定子軸(2)的外壁螺紋連接，所述下機體外殼(8)的內壁與下定子軸(6)的外壁螺紋連接，上、下機體外殼(13、8 )通過螺栓(3 )相連接，上、下機體外殼(13、8 )之間設有可調節間隙大小的墊片(4); 所述轉子軸包括轉盤和輸出軸，轉盤(102)設置在輸出軸(101)上，轉盤(102)上下端面分別粘貼有摩擦材料層(11、10)，所述上下定子軸(2、6)分別從上下壓緊所述轉盤(102)兩端面；輸出軸(101)下端穿過所述下定子軸(6)并伸出下機體外殼(8)外，輸出軸(101)上端穿過所述上定子軸(2)并伸出上機體外殼(13)外。
2.根據權利要求1所述的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，其特征是，所述輸出軸(101)上、下端分別通過上、下軸承(14、7 )定位，上、下軸承(14、7 )與對應的上、下機體外殼(13、8)滑動配合，上、下機體外殼(13、8)分別壓緊對應的所述上、下軸承(14、7)。
3.根據權利要求1或2所述的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，其特征是，所述輸出軸(101)為空心階梯軸。
4.根據權利要求3所述的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，其特征是，所述轉子軸的轉盤(102)與輸出軸(101)是一體加工的。
5.根據權利要求1所述的雙邊驅動旋轉型行波超聲電機，其特征是，所述上下定子軸(2,6)上的齒(201、601)頂靠在所述轉盤(102)對應端面，上下定子軸(2、6)上的齒(201、601)與對應的轉盤(102)端面平行接觸。
【文檔編號】H02N2/16GK104467532SQ201410761048
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】龔俊杰, 沈麗佳 申請人:揚州大學