一種含柔性軸的行波超聲電機制造技術(shù)

一種含柔性軸的行波超聲電機，它涉及一種行波超聲電機，以解決現(xiàn)有行波超聲電機定子轉(zhuǎn)子接觸的均勻性差，電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差的問題，它包括底座、前角接觸球軸承、外殼、柔性軸、后角接觸球軸承、定子和轉(zhuǎn)子；外殼和底座可拆卸連接，柔性軸安裝在前角接觸球軸承和后角接觸球軸承上；轉(zhuǎn)子和定子布置在前角接觸球軸承和后角接觸球軸承之間，轉(zhuǎn)子與殼體相鄰設(shè)置并且安裝在柔性軸的環(huán)形凸棱上，定子安裝在底座上，轉(zhuǎn)子的輪緣的端面上鋪設(shè)有與定子接觸的一層環(huán)形摩擦材料，定子與底座相鄰的端面上鋪設(shè)有環(huán)形壓電陶瓷層；位于轉(zhuǎn)子和定子之間的柔性軸的軸段上加工有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或柔性折疊梁結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)用于精密驅(qū)動。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種行波超聲電機，具體涉及一種含柔性軸的行波超聲電機。屬于壓電驅(qū)動

技術(shù)介紹
超聲電機是一種利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種新型微型電機。超聲電機的定子通常是由壓電陶瓷和金屬彈性體組成的特定形狀的復(fù)合彈性體，通過給壓電陶瓷施加超聲頻率的交流電壓實現(xiàn)定子彈性體中同頻機械振動的激勵，進而在定子表面形成具有驅(qū)動作用的運動軌跡，一般情況下質(zhì)點的運行軌跡為橢圓，通過定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子宏觀運動的輸出。與傳統(tǒng)電磁電機相比，超聲電機具有低速大轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)速度快、無電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點。隨著我國航空航天等事業(yè)的飛速發(fā)展，超聲電機的優(yōu)點越來越受到重視，但同時也對超聲電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此，研制出具有高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的行波超聲電機具有十分重要的意義。公開號為CN201742324U，公開日為2011年02月09日，專利名稱為“旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機”的不足之處在于不具備柔性軸結(jié)構(gòu)，且不能消除下軸承的游隙，使電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性不高。公開號為CN202111634U，公開日為2012年01月11日，專利名稱為“螺母調(diào)節(jié)預(yù)壓力的旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機”的專利技術(shù)專利在輸出軸上加工有一段螺紋,通過旋轉(zhuǎn)預(yù)緊螺母將固聯(lián)在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子向定子的方向拉緊,通過控制預(yù)緊螺母在轉(zhuǎn)軸的中心線沿定子的方向移動距離控制定子與轉(zhuǎn)子之間的預(yù)壓力，其不足之處在于不具備柔性軸結(jié)構(gòu)，如果采用深溝球軸承則軸承的徑向游隙難以消除，電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性難以保證；如果采用角接觸軸承則定子和轉(zhuǎn)子的相對位置固定，不能自適應(yīng)調(diào)節(jié)，難以保證定子面與轉(zhuǎn)子面的緊密均勻接觸，降低電機的驅(qū)動能力和運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。公開號為CN105207520A，公開日為2015年12月30日，專利名稱為“一種旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機及其定子與轉(zhuǎn)子預(yù)緊方法”，通過彈性擋圈施加預(yù)壓力，其不足之處在于不具備柔性軸結(jié)構(gòu)，采用的深溝球軸承難以消除軸承游隙，使得電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性難以保證。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是為解決現(xiàn)有行波超聲電機定子轉(zhuǎn)子接觸的均勻性差，電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差的問題，進而提供一種含柔性軸的行波超聲電機。本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：方案一：一種含柔性軸的行波超聲電機包括底座、前角接觸球軸承、柔性軸、外殼、后角接觸球軸承、轉(zhuǎn)子和定子；外殼和底座可拆卸連接，底座上安裝有前角接觸球軸承，外殼上安裝有后角接觸球軸承，柔性軸安裝在前角接觸球軸承和后角接觸球軸承上；轉(zhuǎn)子和定子布置在前角接觸球軸承和后角接觸球軸承之間，轉(zhuǎn)子與殼體相鄰設(shè)置并且安裝在柔性軸的環(huán)形凸棱上，定子安裝在底座上，轉(zhuǎn)子的輪緣的端面上鋪設(shè)有與定子接觸的一層環(huán)形摩擦材料，定子與底座相鄰的端面上鋪設(shè)有環(huán)形壓電陶瓷層；位于轉(zhuǎn)子和定子之間的柔性軸的軸段上加工有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或柔性折疊梁結(jié)構(gòu)；柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)主要由柔性軸徑向上加工的N個整圈圓弧槽構(gòu)成，其中N≥1；折疊梁結(jié)構(gòu)主要由柔性軸徑向上加工的交錯布置的多個凹槽以及凹槽之間的多個梁構(gòu)成。方案二：一種含柔性軸的行波超聲電機包括底座、柔性軸、外殼、轉(zhuǎn)子、定子和兩個角接觸球軸承；外殼和底座可拆卸連接，底座和外殼相對的側(cè)面上分別安裝有一個角接觸球軸承，兩個角接觸球軸承背對背設(shè)置，柔性軸的兩端分別安裝在兩個角接觸球軸承上，兩個角接觸球軸承之間布置有轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子與外殼相鄰設(shè)置并且安裝在柔性軸的環(huán)形凸棱上，定子安裝在底座上，轉(zhuǎn)子的輪緣的端面上鋪設(shè)有與定子接觸的一層環(huán)形摩擦材料，定子與底座相鄰的端面上鋪設(shè)有環(huán)形壓電陶瓷層；位于轉(zhuǎn)子和定子之間的柔性軸的軸段上加工有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或柔性折疊梁結(jié)構(gòu)；柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)主要由柔性軸徑向上加工的N個整圈圓弧槽構(gòu)成，其中N≥1；折疊梁結(jié)構(gòu)主要由柔性軸徑向上加工的交錯布置的多個凹槽以及凹槽之間的多個梁構(gòu)成。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：本專利技術(shù)采用柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)和柔性折疊梁結(jié)構(gòu)組成的柔性軸結(jié)構(gòu)，使定子和轉(zhuǎn)子的接觸能夠自適應(yīng)軸向的偏載，保證定子和轉(zhuǎn)子均勻接觸，并采用角接觸軸承消除軸承的游隙，提高了超聲電機的運行穩(wěn)定性，增強了電機的負載能力。柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)在彎矩的作用下能夠產(chǎn)生一定的變形，能夠傳遞扭矩，免裝配，無摩擦磨損。附圖說明圖1為本專利技術(shù)帶有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的超聲電機；圖2為本專利技術(shù)帶有折疊梁結(jié)構(gòu)的超聲電機；圖3為具體實施方式三用預(yù)緊螺母預(yù)緊前角接觸軸承的超聲電機；圖4為具體實施方式七用預(yù)緊螺母和擋塊預(yù)緊背對背安裝的兩個角接觸球軸承的超聲電機。具體實施方式具體實施方式一：結(jié)合圖1-圖3說明，本實施方式的一種含柔性軸的行波超聲電機，它包括底座1、前角接觸球軸承3、柔性軸4、外殼9、后角接觸球軸承10、轉(zhuǎn)子12和定子13；外殼9和底座1可拆卸連接，底座1上安裝有前角接觸球軸承3，外殼9上安裝有后角接觸球軸承10，柔性軸4安裝在前角接觸球軸承3和后角接觸球軸承10上；轉(zhuǎn)子12和定子13布置在前角接觸球軸承3和后角接觸球軸承10之間，轉(zhuǎn)子12與殼體9相鄰設(shè)置并且安裝在柔性軸4的環(huán)形凸棱4-1上，定子13安裝在底座1上，轉(zhuǎn)子12的輪緣的端面上鋪設(shè)有與定子13接觸的一層環(huán)形摩擦材料8，定子13與底座1相鄰的端面上鋪設(shè)有環(huán)形壓電陶瓷層6；位于轉(zhuǎn)子12和定子13之間的柔性軸4的軸段上加工有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或柔性折疊梁結(jié)構(gòu)；柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)主要由柔性軸4徑向上加工的N個整圈圓弧槽4-2構(gòu)成，其中N≥1；折疊梁結(jié)構(gòu)主要由柔性軸4徑向上加工的交錯布置的多個凹槽4-3以及凹槽4-3之間的多個梁4-4構(gòu)成。本實施方式的定子13通過螺釘2與底座1連接，轉(zhuǎn)子12通過螺栓11與外殼9連接，外殼9和底座1通過緊固螺釘7連接。前角接觸球軸承3和后角接觸球軸承10單獨預(yù)緊，保證電機的正常使用。本實施方式的有益效果是：本實施方式采用柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或折疊梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成柔性軸，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子與定子接觸的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，柔性鉸鏈的尺寸由給定工況要求計算得出，折疊梁結(jié)構(gòu)的圓弧槽的深度、寬度與角度由給定要求計算得出，可以避免由于柔性軸兩端固定帶來轉(zhuǎn)子與定子的接觸不均，使定子和轉(zhuǎn)子的接觸可以根據(jù)接觸情況進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，增加了電機的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。具體實施方式二：結(jié)合圖1和圖2說明，本實施方式的一種含柔性軸的行波超聲電機還包括彈性擋圈5，前角接觸球軸承3通過彈性擋圈5將定子13的內(nèi)環(huán)預(yù)緊。如此設(shè)置，預(yù)緊方便可靠，使用簡單。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三：結(jié)合圖1和圖2說明，本實施方式的一種含柔性軸的行波超聲電機還包括預(yù)緊螺母15，柔性軸4的靠近前角接觸球軸承3的軸段為螺紋軸段，預(yù)緊螺母15旋擰在螺紋軸段上，前角接觸球軸承3通過預(yù)緊螺母15將定子12的內(nèi)環(huán)預(yù)緊。如此設(shè)置，預(yù)緊螺母施加預(yù)緊力，提高了預(yù)壓力加載的均勻性，配合柔性軸使用，可以進一步提高電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和負載能力。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四：結(jié)合圖1-圖3說明，本實施方式的底座1與前角接觸球軸承3過盈配合或過渡配合；外殼9與后角接觸球軸承10過盈配合或過渡配合。如此設(shè)置，保證前角接觸球軸承和后角接觸球軸承穩(wěn)定可靠，提高電機運行運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。其它與具體實施方式一、二或三相同。具體實施方式五：結(jié)合圖1和圖3說明，本實施方式的圓弧槽4-1的數(shù)量為2個。如此設(shè)置，在彎矩的作用下能夠產(chǎn)生一定的變形，能夠傳遞扭矩，免裝配，無摩擦磨損，保證電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：它包括底座(1)、前角接觸球軸承(3)、柔性軸(4)、外殼(9)、后角接觸球軸承(10)、轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)；外殼(9)和底座(1)可拆卸連接，底座(1)上安裝有前角接觸球軸承(3)，外殼(9)上安裝有后角接觸球軸承(10)，柔性軸(4)安裝在前角接觸球軸承(3)和后角接觸球軸承(10)上；轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)布置在前角接觸球軸承(3)和后角接觸球軸承(10)之間，轉(zhuǎn)子(12)與殼體(9)相鄰設(shè)置并且安裝在柔性軸(4)的環(huán)形凸棱(4?1)上，定子(13)安裝在底座(1)上，轉(zhuǎn)子(12)的輪緣的端面上鋪設(shè)有與定子(13)接觸的一層環(huán)形摩擦材料(8)，定子(13)與底座(1)相鄰的端面上鋪設(shè)有環(huán)形壓電陶瓷層(6)；位于轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)之間的柔性軸(4)的軸段上加工有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或柔性折疊梁結(jié)構(gòu)；柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)主要由柔性軸(4)徑向上加工的N個整圈圓弧槽(4?2)構(gòu)成，其中N≥1；折疊梁結(jié)構(gòu)主要由柔性軸(4)徑向上加工的交錯布置的多個凹槽(4?3)以及凹槽(4?3)之間的多個梁(4?4)構(gòu)成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：它包括底座(1)、前角接觸球軸承(3)、柔性軸(4)、外殼(9)、后角接觸球軸承(10)、轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)；外殼(9)和底座(1)可拆卸連接，底座(1)上安裝有前角接觸球軸承(3)，外殼(9)上安裝有后角接觸球軸承(10)，柔性軸(4)安裝在前角接觸球軸承(3)和后角接觸球軸承(10)上；轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)布置在前角接觸球軸承(3)和后角接觸球軸承(10)之間，轉(zhuǎn)子(12)與殼體(9)相鄰設(shè)置并且安裝在柔性軸(4)的環(huán)形凸棱(4-1)上，定子(13)安裝在底座(1)上，轉(zhuǎn)子(12)的輪緣的端面上鋪設(shè)有與定子(13)接觸的一層環(huán)形摩擦材料(8)，定子(13)與底座(1)相鄰的端面上鋪設(shè)有環(huán)形壓電陶瓷層(6)；位于轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)之間的柔性軸(4)的軸段上加工有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)或柔性折疊梁結(jié)構(gòu)；柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)主要由柔性軸(4)徑向上加工的N個整圈圓弧槽(4-2)構(gòu)成，其中N≥1；折疊梁結(jié)構(gòu)主要由柔性軸(4)徑向上加工的交錯布置的多個凹槽(4-3)以及凹槽(4-3)之間的多個梁(4-4)構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：它還包括彈性擋圈(5)，前角接觸球軸承(3)通過彈性擋圈(5)將定子(13)的內(nèi)環(huán)預(yù)緊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：它還包括預(yù)緊螺母(15)，柔性軸(4)的靠近前角接觸球軸承(3)的軸段為螺紋軸段，預(yù)緊螺母(15)旋擰在螺紋軸段上，前角接觸球軸承(3)通過預(yù)緊螺母(15)將定子(12)的內(nèi)環(huán)預(yù)緊。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：底座(1)與前角接觸球軸承(3)過盈配合或過渡配合；外殼(9)與后角接觸球軸承(10)過盈配合或過渡配合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：圓弧槽(4-2)的數(shù)量為2個。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含柔性軸的行波超聲電機，其特征在于：環(huán)形摩擦材料(8)為含油摩擦材料，該含油摩擦材料包括以質(zhì)量百分比計的如下組分：聚合物基體：45％-80％；摩擦調(diào)節(jié)劑：10％-30％；碳微米管：1％-30％；所述的聚合物基體為聚四氟乙烯與聚苯酯、聚酰亞胺或雙馬來酰胺任意一種的組...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李錦棒，崔玉國，于愛兵，劉洋，
申請(專利權(quán))人：寧波大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33