專利名稱：小型柱體行波型超聲波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型柱體行波型超聲波電機(jī)，屬于超聲波電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲波電機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)的新型微型電機(jī)，其中柱體行波型超聲電機(jī)屬于行波型超聲波電機(jī)的一種。柱體行波型超聲波電機(jī)的研究起步較晚，它采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子利用金屬匹配塊鎖緊壓電陶瓷，電機(jī)裝配不需要粘結(jié)，裝配工藝簡(jiǎn)單，成本較低，便于自動(dòng)化生產(chǎn)。柱體行波型超聲波電機(jī)采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)，機(jī)械效率高。利用定子的搖頭運(yùn)動(dòng)并通過(guò)摩擦來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，所以該電機(jī)定子直徑越小，搖頭振動(dòng)的幅值越大，小型化更能顯示出這種電機(jī)的優(yōu)越性。因此柱體行波型超聲波電機(jī)在精密光學(xué)儀器、高精度跟蹤伺服控制裝置、照相機(jī)調(diào)焦等方面有廣泛的應(yīng)用。 柱體行波型超聲波電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)、定子支撐方式、定轉(zhuǎn)子的固定方式在很大程度上影響電機(jī)共振模態(tài)、預(yù)壓緊力的分布、動(dòng)力傳輸效率、電機(jī)運(yùn)行性能，并直接影響到電機(jī)的微型化?，F(xiàn)有的兩相柱體行波型超聲波電機(jī)定子多采用不對(duì)稱陶瓷位置，這在對(duì)稱幾何結(jié)構(gòu)的定子中很難激勵(lì)出端面的對(duì)稱振動(dòng)，兩相壓電陶瓷激振中心不一致對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生較大影響。 現(xiàn)有柱體電機(jī)轉(zhuǎn)子采用彈性支撐結(jié)構(gòu)以提高電機(jī)運(yùn)行性能，轉(zhuǎn)子與輸出軸固定并由軸輸出轉(zhuǎn)矩，定轉(zhuǎn)子固定一般通過(guò)彈簧和壓緊螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于柱體超聲波電機(jī)整體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此轉(zhuǎn)軸輸出力矩式轉(zhuǎn)子組件需采用一對(duì)或兩對(duì)軸承支撐。而在定子的固定上，需采用螺紋配合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下匹配塊和壓電陶瓷的固定，并需采用固定底座將整個(gè)電機(jī)固定在待安裝位置上。以上這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接件加工困難，影響到電機(jī)的微型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，能有效解決兩相模態(tài)兼并問(wèn)題，穩(wěn)定性較
好、固定方便、有利于微型化設(shè)計(jì)的小型柱體行波型超聲波電機(jī)。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 —種小型柱體行波型超聲波電機(jī)，包括定子，其特征是定子有與軸連接的定子上匹配塊和定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間夾持上、下壓電陶瓷片，上、下壓電陶瓷片均分割為四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)相互絕緣并都沿著陶瓷的厚度方向極化，并且相鄰分區(qū)反向極化，上、下壓電陶瓷片按極性相反疊在一起，在上、下壓電陶瓷片之間平均分布4個(gè)電極，即為4個(gè)極化區(qū)，激勵(lì)電壓通過(guò)電極片施加到壓電陶瓷上；在定子上匹配塊上端設(shè)有彈性轉(zhuǎn)子，彈性轉(zhuǎn)子和軸通過(guò)軸承連接，軸承上端設(shè)有固定螺母作為擋帽，固定螺母與軸承內(nèi)圈間設(shè)有墊片，通過(guò)固定螺母及墊片施加預(yù)壓力，使定子與轉(zhuǎn)子面面接觸。
定子上匹配塊加工有放大彎曲振幅的開槽。 所述的4個(gè)電極均等分布在上壓電陶瓷片、下壓電陶瓷片之間，包括第一電極片、第二電極片、第三電極片和第四電極片；第一電極片和第三電極片為一對(duì)電極，第二電極片和第四電極片為一對(duì)電極，每對(duì)電極片對(duì)應(yīng)的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對(duì)電極分別加上相位差為90度的正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)。
轉(zhuǎn)子上設(shè)有方便與齒輪連接的開槽。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，電機(jī)的定子壓電陶瓷極化和激勵(lì)方式保證兩相壓電陶瓷激振中心一致、諧振頻率相同，可有效解決兩相模態(tài)兼并問(wèn)題。電機(jī)采用固定主軸對(duì)定子組件進(jìn)行軸向及徑向固定和支撐，轉(zhuǎn)子與主軸間采用軸承連接，轉(zhuǎn)子開槽以方便與齒輪連接，電機(jī)通過(guò)齒輪輸出力矩。可通過(guò)與固定軸進(jìn)行螺紋配合連接實(shí)現(xiàn)整個(gè)電機(jī)的固定。本發(fā)明提出的小型柱體行波型超聲波電機(jī)具備柱體超聲波電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而且它可有效解決兩相模態(tài)兼并問(wèn)題，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、易于加工、穩(wěn)定性較好、固定方便、有助于電機(jī)的進(jìn)一步微型化設(shè)計(jì)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是壓電陶瓷片的裝配圖。
具體實(shí)施例方式
—種小型柱體行波型超聲波電機(jī)，包括定子，定子有與軸2連接的定子上匹配塊6和定子下匹配塊1，定子上、下匹配塊之間夾持上、下壓電陶瓷片5、3，上、下壓電陶瓷片均分割為四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)相互絕緣并都沿著陶瓷的厚度方向極化，并且相鄰分區(qū)反向極化，上、下壓電陶瓷片按極性相反疊在一起，在上、下壓電陶瓷片之間均等分布4個(gè)電極4(即第一電極片41、第二電極片42、第三電極片43和第四電極片44)，即為4個(gè)極化區(qū)，激勵(lì)電壓通過(guò)電極片施加到壓電陶瓷上；在定子上匹配塊上端設(shè)有彈性轉(zhuǎn)子7，彈性轉(zhuǎn)子7和軸2通過(guò)軸承8連接，軸承上端設(shè)有固定螺母10作為擋帽，固定螺母與軸承內(nèi)圈間設(shè)有墊片9，通過(guò)固定螺母及墊片施加預(yù)壓力，使定子與轉(zhuǎn)子面面接觸。定子上匹配塊加工有放大彎曲振幅的開槽。轉(zhuǎn)子上設(shè)有方便與齒輪連接的開槽。 第一電極片和第三電極片為一對(duì)電極，第二電極片和第四電極片為一對(duì)電極，每對(duì)電極片對(duì)應(yīng)的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對(duì)電極分別加上相位差為90度的正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)。 上、下壓電陶瓷片的厚度均為0. 5mm，定子直徑為8mm，電機(jī)總長(zhǎng)為14mm。
權(quán)利要求
一種小型柱體行波型超聲波電機(jī)，包括定子，其特征是定子有與軸連接的定子上匹配塊和定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間夾持上、下壓電陶瓷片，上、下壓電陶瓷片均分割為四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)相互絕緣并都沿著陶瓷的厚度方向極化，并且相鄰分區(qū)反向極化，上、下壓電陶瓷片按極性相反疊在一起，在上、下壓電陶瓷片之間平均分布4個(gè)電極，即為4個(gè)極化區(qū)，激勵(lì)電壓通過(guò)電極片施加到壓電陶瓷上；在定子上匹配塊上端設(shè)有彈性轉(zhuǎn)子，彈性轉(zhuǎn)子和軸通過(guò)軸承連接，軸承上端設(shè)有固定螺母作為擋帽，固定螺母與軸承內(nèi)圈間設(shè)有墊片，通過(guò)固定螺母及墊片施加預(yù)壓力，使定子與轉(zhuǎn)子面面接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型柱體行波型超聲波電機(jī)，其特征是定子上匹配塊加工 有放大彎曲振幅的開槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型柱體行波型超聲波電機(jī)，其特征是所述的4個(gè)電 極均等分布在上壓電陶瓷片、下壓電陶瓷片之間，包括第一電極片、第二電極片、第三電極 片和第四電極片；第一電極片和第三電極片為一對(duì)電極，第二電極片和第四電極片為一對(duì) 電極，每對(duì)電極片對(duì)應(yīng)的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對(duì)電極分別加上相位差為90度的 正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型柱體行波型超聲波電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子上設(shè)有方 便與齒輪連接的開槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小型柱體行波型超聲波電機(jī)，定子有與軸連接的定子上匹配塊和定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間夾持上、下壓電陶瓷片，上、下壓電陶瓷片均分割為四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)相互絕緣并都沿著陶瓷的厚度方向極化，并且相鄰分區(qū)反向極化，上、下壓電陶瓷片按極性相反疊在一起，在上、下壓電陶瓷片之間平均分布4個(gè)電極，激勵(lì)電壓通過(guò)電極片施加到壓電陶瓷上；在定子上匹配塊上端設(shè)有彈性轉(zhuǎn)子，彈性轉(zhuǎn)子和軸通過(guò)軸承連接，軸承上端設(shè)有固定螺母作為擋帽，固定螺母與軸承內(nèi)圈間設(shè)有墊片。本發(fā)明可有效解決兩相模態(tài)兼并問(wèn)題，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、易于加工、穩(wěn)定性較好、固定方便、有助于電機(jī)的進(jìn)一步微型化設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H02N2/16GK101710802SQ20091025065
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者華亮, 張華 , 徐志科, 秦申蓓, 金龍, 顧菊平 申請(qǐng)人:南通大學(xué)