一種肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)，屬于超聲電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)的研究大致可追溯到20世紀(jì)的80年代末，到目前為止，其結(jié)構(gòu)種類已經(jīng)不下于幾十種?？v扭復(fù)合型超聲電機(jī)含有兩個(gè)PZT振子一一縱振子和扭轉(zhuǎn)振子，縱、扭轉(zhuǎn)振子分別激發(fā)出兩個(gè)互相垂直的振動(dòng)，這兩種振動(dòng)可單獨(dú)調(diào)節(jié)，互不耦合。縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)與其它類型的超聲電機(jī)相比，因具有輸出力矩特別大、可控性強(qiáng)、正反轉(zhuǎn)特性一致、低速穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好等特點(diǎn)而成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。按照縱、扭模態(tài)之間的相互關(guān)聯(lián)性可以將縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)劃分為兩小類，即縱扭多模態(tài)型超聲電機(jī)和縱扭模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲電機(jī)。近幾十年以來(lái)人們對(duì)兩種類型的研究，提出各種各樣的縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)結(jié)構(gòu)。1994年，Ueha以?shī)A心式壓電定子結(jié)構(gòu)取代具有層疊壓電定子的結(jié)構(gòu)研制出了一臺(tái)直徑為80mm的縱扭多模態(tài)型超聲電機(jī);從1992年開(kāi)始，日本山形大學(xué)的Tomikawa對(duì)縱扭型超聲電機(jī)進(jìn)行了大量的研究。根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，他把自己研制的電機(jī)分為多模態(tài)定子型和單一模態(tài)定子型兩類;2000年左右，Tsujino對(duì)斜槽式模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲電機(jī)進(jìn)行了研究，該電機(jī)僅需要一組壓電振子激勵(lì)，但是只能實(shí)現(xiàn)單向旋轉(zhuǎn)。
[0003]目前，現(xiàn)有的縱扭復(fù)合電機(jī)存在以下缺點(diǎn):
[0004]1、定子基體的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)有兩種激勵(lì)方式，一是由基于dl5效應(yīng)的扭振壓電陶瓷產(chǎn)生，但這種扭振壓電陶瓷工藝復(fù)雜，加工困難，成本高;二是由基于d33效應(yīng)的縱振壓電陶瓷激勵(lì)的縱向振動(dòng)轉(zhuǎn)化而得到，該方式需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的模態(tài)轉(zhuǎn)化器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且只能實(shí)現(xiàn)單向旋轉(zhuǎn)。
[0005]2、縱扭復(fù)合型超聲電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配工序較多，且容易產(chǎn)生裝配誤差，造成縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率不一致。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提供一種肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)，提供一種轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，且易裝配，低成本的肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)，該電機(jī)使用兩組壓電陶瓷片分別激勵(lì)出定子中的縱向振動(dòng)模態(tài)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)。采用基于d31效應(yīng)的矩形壓電陶瓷片來(lái)激勵(lì)肋板產(chǎn)生彎振并轉(zhuǎn)換成定子基體的扭振，從而避免使用基于dl5效應(yīng)的扭振陶瓷片，使電機(jī)能正常工作的同時(shí)能夠方便地安裝在各種場(chǎng)合，從而為該電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述定子組件兩端分別設(shè)有轉(zhuǎn)子組件，且定子組件及轉(zhuǎn)子組件同軸套接在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述定子組件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸兩側(cè)分別設(shè)有軸承，所述定子組件包括定子基體、彎振壓電陶瓷片組和縱振壓電陶瓷片組，所述定子基體為圓柱狀金屬體，所述圓柱狀金屬體圓周表面均勻設(shè)有多個(gè)肋板，所述肋板表面中間位置開(kāi)設(shè)有橢圓形槽，所述彎振壓電陶瓷片組固定在肋板兩側(cè)，所述縱振壓電陶瓷片組固定在兩個(gè)肋板之間的定子基體上;所述轉(zhuǎn)子組件包括摩擦材料、預(yù)壓力裝置和轉(zhuǎn)子，所述摩擦材料設(shè)置在定子組件和轉(zhuǎn)子之間，所述設(shè)置在定子組件兩端的轉(zhuǎn)子外側(cè)分別設(shè)有預(yù)壓力裝置；
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述預(yù)壓力裝置包括硅橡膠輔助壓件和硅橡膠彈簧，所述硅橡膠輔助壓件和硅橡膠彈簧由外至內(nèi)依次設(shè)置在轉(zhuǎn)子外側(cè)；
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述預(yù)壓力裝置通過(guò)鎖緊螺母緊固于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上；
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述圓柱狀金屬體圓周表面均勻設(shè)有4個(gè)肋板，所述圓柱狀金屬體的頂部與底部分別設(shè)有4個(gè)齒形凸塊，所述齒形凸塊與肋板的高度相同；
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述肋板的長(zhǎng)度大于圓柱狀金屬體的高度。
[0013]通過(guò)以上技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0014]本實(shí)用新型避免使用工藝復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)壓電陶瓷片，用于激勵(lì)定子基體的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的壓電陶瓷成本低，加工工藝簡(jiǎn)單，且裝配方便;通過(guò)彎振壓電陶瓷片組和縱振壓電陶瓷片組分別激勵(lì)縱向振動(dòng)模態(tài)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)，使電機(jī)具有良好的可控性，電機(jī)定子結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，為其應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型的肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)的剖視圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的定子組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型的圓柱狀金屬體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型的肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)定子的工作模態(tài)，其中:①指的是定子的I階縱振模態(tài)振型，②為定子的2階扭振模態(tài)振型；
[0020]圖5是本實(shí)用新型肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)定子的第一種壓電陶瓷極化布置方式及加電方法，圖中定子肋片兩側(cè)的彎振壓電陶瓷片組的極化方向相反，需加Φ、Φ +90°、Φ+180°所示的相位差信號(hào)激勵(lì)；
[0021]圖6是本實(shí)用新型肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)定子的第二種壓電陶瓷極化布置方式及加電方法。圖中定子肋片兩側(cè)的彎振陶瓷片的極化方向相同，需加Φ、Φ +90°、Φ所示的相位差信號(hào)激勵(lì)。
[0022]圖中:1.轉(zhuǎn)動(dòng)軸;2.軸承;3.定子基體;4.摩擦材料;5.轉(zhuǎn)子;6.硅橡膠彈簧;7.硅橡膠輔助壓件;8.鎖緊螺母;9.縱振壓電陶瓷片組;10、11彎振壓電陶瓷片組;12.橢圓形槽。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(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)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0024]如圖1-圖3所示，本實(shí)用新型提供一種肋板位移型縱扭復(fù)合超聲電機(jī)，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述定子組件兩端分別設(shè)有轉(zhuǎn)子組件，且定子組件及轉(zhuǎn)子組件同軸套接在轉(zhuǎn)動(dòng)軸I上，所述定子組件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸I接觸兩側(cè)分別設(shè)有軸承2，所述定子組件包括