一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括中心軸、電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子和壓蓋，所述電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子依次套接在中心軸上，電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子同心設(shè)置，壓蓋設(shè)置于中心軸頂部；所述轉(zhuǎn)子表面設(shè)有預(yù)壓點(diǎn)，壓蓋與預(yù)壓點(diǎn)相接觸，轉(zhuǎn)子的厚度由中心向外依次變薄，用于產(chǎn)生彈性變形；采用該預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，電機(jī)輸出堵轉(zhuǎn)力矩與空載轉(zhuǎn)速均能提升50%以上，能大幅提高行波型超聲電機(jī)的輸出性能，為更多的應(yīng)用提供解決方案；而且該預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是一種加工工藝簡(jiǎn)單，定子驅(qū)動(dòng)面與轉(zhuǎn)子摩擦界面能很好接觸的預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】
一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，屬于超聲電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲電機(jī)是一種全新概念的微特電機(jī)。它利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，激發(fā)彈性體在超聲頻段內(nèi)微幅振動(dòng)，并通過(guò)定、轉(zhuǎn)子(動(dòng)子)之間的摩擦作用將其轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子(動(dòng)子)的旋轉(zhuǎn)(直線)運(yùn)動(dòng)。1983年，日本Sashida提出并制造了行波型超聲電機(jī)，該電機(jī)實(shí)現(xiàn)了由駐波定點(diǎn)、定期推動(dòng)轉(zhuǎn)子變換成由行波連續(xù)不斷地推動(dòng)轉(zhuǎn)子，大大地降低了定子與轉(zhuǎn)子接觸面上的摩擦磨損。行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)在定子一側(cè)表面粘貼有壓電陶瓷元件，該壓電陶瓷元件分兩組極化，在兩組壓電陶瓷元件上分別施加相位差為90度的同頻率(超聲頻域內(nèi))、等幅交變電壓。通過(guò)壓電陶瓷元件的逆壓電效應(yīng)，可在定子的模態(tài)頻率上激發(fā)出兩個(gè)幅值相等、在時(shí)間和空間上均相差90度的模態(tài)響應(yīng)。這兩個(gè)模態(tài)響應(yīng)在定子上疊加形成行波。如果此時(shí)在轉(zhuǎn)子上施加一定的預(yù)壓力，通過(guò)定、動(dòng)子之間的摩擦作用，那么，定子表面質(zhì)點(diǎn)的微幅振動(dòng)就會(huì)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由Sashida提出的行波型超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部為一連續(xù)變截面式環(huán)形結(jié)構(gòu)，其施加預(yù)壓力方式為軸肩與轉(zhuǎn)子直接相連，并用電機(jī)外殼加壓產(chǎn)生預(yù)壓力。這種預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn):
1、轉(zhuǎn)子內(nèi)部變界面環(huán)形結(jié)構(gòu)加工工藝復(fù)雜，加工難度大，成品率低；
2、在轉(zhuǎn)子中心處加壓，轉(zhuǎn)子外端與電機(jī)定子接觸部分易發(fā)生翹曲，轉(zhuǎn)子摩擦界面與定子驅(qū)動(dòng)面很難完全接觸，通常只能有部分摩擦界面與定子驅(qū)動(dòng)面接觸；
3、由于摩擦界面的不完全接觸，電機(jī)輸出性能較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，采用該預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，電機(jī)輸出堵轉(zhuǎn)力矩與空載轉(zhuǎn)速均能提升50%以上，能大幅提高行波型超聲電機(jī)的輸出性能，為更多的應(yīng)用提供解決方案;而且該預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是一種加工工藝簡(jiǎn)單，定子驅(qū)動(dòng)面與轉(zhuǎn)子摩擦界面能很好接觸的預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括中心軸、電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子和壓蓋，所述電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子依次套接在中心軸上，電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子同心設(shè)置，壓蓋設(shè)置于中心軸頂部；所述轉(zhuǎn)子表面設(shè)有預(yù)壓點(diǎn)，壓蓋與預(yù)壓點(diǎn)相接觸，轉(zhuǎn)子的厚度由中心向外依次變薄，用于產(chǎn)生彈性變形；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子為分段階梯式轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中間開設(shè)有方形孔，轉(zhuǎn)子內(nèi)部上表面為三段式臺(tái)階，轉(zhuǎn)子內(nèi)部的下表面為二段式臺(tái)階，臺(tái)階厚度的由轉(zhuǎn)子中心向外依次變薄；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)還包括定子和電機(jī)底座，定子安裝在電機(jī)底座上，轉(zhuǎn)子、壓蓋、中心軸、電機(jī)外殼依次安裝在定子上，且均同心設(shè)置，所述中心軸的軸肩與電機(jī)外殼之間設(shè)有調(diào)整墊片；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓蓋與中心軸頂部可分離連接，壓蓋為內(nèi)凹式帶中心孔圓板，中心軸為帶軸肩式圓軸；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓蓋與中心軸為一體成型；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓蓋的外側(cè)上表面設(shè)有突出的第一環(huán)形槽，且壓蓋的外徑與轉(zhuǎn)子上表面的第二段臺(tái)階直徑相等；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述電機(jī)外殼的內(nèi)表面設(shè)有突出的第二環(huán)形槽；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽在電機(jī)安裝完成后，兩個(gè)環(huán)形槽成互相嵌合形狀，形成一迷宮結(jié)構(gòu)。
[0005]通過(guò)以上技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明簡(jiǎn)化了電機(jī)轉(zhuǎn)子加工工藝，通過(guò)壓蓋在轉(zhuǎn)子上表面第二段臺(tái)階邊緣施加預(yù)壓力，使轉(zhuǎn)子摩擦界面與定子驅(qū)動(dòng)面的接觸情況大幅改善，實(shí)驗(yàn)表明，與使用傳統(tǒng)超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相比，行波型超聲電機(jī)輸出堵轉(zhuǎn)力矩與空載轉(zhuǎn)速均能提升50%以上。
【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0007]圖1是采用本發(fā)明的行波型超聲裝配剖視圖；
圖2是本發(fā)明提出的分段式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖3是本發(fā)明提出的預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的壓蓋與中心軸頂部可分離連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明的壓蓋與中心軸為一體成型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中:1、電機(jī)外殼;2、轉(zhuǎn)子;3、壓蓋;4、定子;5中心軸;6、調(diào)整墊片;7電機(jī)底座。
【具體實(shí)施方式】
[0009]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0010]如圖1-圖3所示，本發(fā)明的一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括中心軸、電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子和壓蓋，所述電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子依次套接在中心軸上，電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子同心設(shè)置，壓蓋設(shè)置于中心軸頂部;所述轉(zhuǎn)子表面設(shè)有預(yù)壓點(diǎn)，壓蓋與預(yù)壓點(diǎn)相接觸，轉(zhuǎn)子的厚度由中心向外依次變??；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子為分段階梯式轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中間開設(shè)有方形孔，轉(zhuǎn)子內(nèi)部上表面為三段式臺(tái)階，轉(zhuǎn)子內(nèi)部的下表面為二段式臺(tái)階，臺(tái)階厚度的由轉(zhuǎn)子中心向外依次變薄;通過(guò)壓蓋作用使得轉(zhuǎn)子發(fā)生彈性變形而獲得電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需預(yù)壓力，這種結(jié)構(gòu)能有效的發(fā)生彈性變形并產(chǎn)生合適的預(yù)壓力；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)還包括定子和電機(jī)底座，定子安裝在電機(jī)底座上，轉(zhuǎn)子、壓蓋、中心軸、電機(jī)外殼依次安裝在定子上，且均同心設(shè)置，所述中心軸的軸肩與電機(jī)外殼之間設(shè)有調(diào)整墊片，當(dāng)電機(jī)外殼與電機(jī)底座用螺釘固定后，轉(zhuǎn)子表現(xiàn)出一定的彈性變形并產(chǎn)生所需要的預(yù)壓力，預(yù)壓力值的大小由調(diào)整墊片來(lái)決定；
圖4所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓蓋與中心軸頂部可分離連接，壓蓋為內(nèi)凹式帶中心孔圓板，中心軸為帶軸肩式圓軸，電機(jī)外殼直接首先對(duì)中心軸產(chǎn)生壓力，再通過(guò)軸肩與壓蓋的接觸將壓力傳遞給壓蓋，最后通過(guò)壓蓋將壓力傳遞給轉(zhuǎn)子；
圖5所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓蓋與中心軸為一體成型，電機(jī)外殼直接對(duì)該一體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力，并通過(guò)該一體結(jié)構(gòu)將壓力傳遞給轉(zhuǎn)子；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓蓋的外側(cè)上表面設(shè)有突出的第一環(huán)形槽，且壓蓋的外徑與轉(zhuǎn)子上表面的第二段臺(tái)階直徑相等；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述電機(jī)外殼的內(nèi)表面設(shè)有突出的第二環(huán)形槽；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽在電機(jī)安裝完成后，兩個(gè)環(huán)形槽成互相嵌合形狀，形成一迷宮結(jié)構(gòu)，能夠有效避免電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間摩擦多余物侵入電機(jī)外殼上內(nèi)置的軸承內(nèi)。
[0011]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0012]本申請(qǐng)中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)存在的情況均包括在內(nèi)。
[0013]本申請(qǐng)中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過(guò)其它部件的間接連接。
[0014]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括中心軸、電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子和壓蓋，所述電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子依次套接在中心軸上，電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子同心設(shè)置，壓蓋設(shè)置于中心軸頂部，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子表面設(shè)有預(yù)壓點(diǎn)，壓蓋與預(yù)壓點(diǎn)相接觸，轉(zhuǎn)子的厚度由中心向外依次變薄，用于產(chǎn)生彈性變形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子為分段階梯式轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中間開設(shè)有方形孔，轉(zhuǎn)子內(nèi)部上表面為三段式臺(tái)階，轉(zhuǎn)子內(nèi)部的下表面為二段式臺(tái)階，臺(tái)階厚度的由轉(zhuǎn)子中心向外依次變薄。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)還包括定子和電機(jī)底座，定子安裝在電機(jī)底座上，轉(zhuǎn)子、壓蓋、中心軸、電機(jī)外殼依次安裝在定子上，且均同心設(shè)置，所述中心軸的軸肩與電機(jī)外殼之間設(shè)有調(diào)整墊片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:所述壓蓋與中心軸頂部可分離連接，壓蓋為內(nèi)凹式帶中心孔圓板，中心軸為帶軸肩式圓軸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:所述壓蓋與中心軸為一體成型。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:所述壓蓋的外側(cè)上表面設(shè)有突出的第一環(huán)形槽，且壓蓋的外徑與轉(zhuǎn)子上表面的第二段臺(tái)階直徑相等。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)外殼的內(nèi)表面設(shè)有突出的第二環(huán)形槽。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防塵式行波型超聲電機(jī)預(yù)壓力轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于:第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽在電機(jī)安裝完成后，兩個(gè)環(huán)形槽成互相嵌合形狀，形成一迷宮結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H02N2/12GK105827148SQ201610365126
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】楊淋, 朱星星
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)