柔性致動超聲波電機制造技術(shù)

一種柔性致動超聲波電機，包括定子組件、柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述的定子組件至少帶有一個驅(qū)動足，所述柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括柔性帶、支撐輪、導(dǎo)向輪，柔性帶夾持在支撐輪和驅(qū)動足中間，驅(qū)動足位于定子組件的下方，支撐輪位于驅(qū)動足的正下方，導(dǎo)向輪位于支撐輪兩側(cè)，驅(qū)動足、支撐輪、導(dǎo)向輪均與柔性帶相接觸，柔性帶在驅(qū)動足摩擦驅(qū)動的作用下，沿著導(dǎo)向輪確定的方向運動。本發(fā)明專利技術(shù)通過超聲致動直接驅(qū)動柔性帶來實現(xiàn)的，可以應(yīng)用于尺寸狹小，重量輕，易損傷等對動作器件有特殊需要的場合。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及的是一種電機
的超聲電機，具體涉及一種柔性致動超 聲波電機。
技術(shù)介紹
超聲電機是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動，將材料的微觀變 形通過振動和摩擦耦合轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子或滑塊宏觀運動的新型驅(qū)動器，與一般電磁 電機相比，超聲電機能直接輸出低轉(zhuǎn)速大力矩，且瞬態(tài)響應(yīng)快、定位精度高， 功率密度大，控制特性好，不受磁場影響，運動準確等優(yōu)點，在航空航天，機 器人，醫(yī)療器械，精密儀器，汽車工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。在一些需要柔性輸出 的場合，現(xiàn)在通常使用帶傳動機構(gòu)，具有傳動平穩(wěn)，噪聲小，緩沖，吸振和過載 打滑可防止其他零件損壞等優(yōu)點。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利技術(shù)專利"皮帶傳動系統(tǒng)"(公開號CN1702349)專利技術(shù)了一種皮帶傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)由主動輪，從動輪，皮帶自動校準 帶輪，相鄰帶輪組成，能夠自動修正皮帶輪的偏移。但是現(xiàn)有帶傳動結(jié)構(gòu)，通常 需要轉(zhuǎn)子摩擦驅(qū)動傳動帶。轉(zhuǎn)子的存在，限制了帶傳動機構(gòu)體積的縮小和重量的 減輕。所以在一些空間狹小，重量輕，易損傷的環(huán)境，如作為人工肌肉的動作器 件植入人體環(huán)境等，無法使用一般的帶傳動機構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柔性致動超聲電機。本專利技術(shù)的柔性超 聲電機沒有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，它是通過超聲致動直接驅(qū)動柔性帶來實現(xiàn)的。它可以應(yīng) 用于尺寸狹小，重量輕，易損傷等對動作器件有特殊需要的場合。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本專利技術(shù)包括定子組件、柔性帶驅(qū)動結(jié) 構(gòu)。所述的定子組件至少帶有一個驅(qū)動足，所述柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括柔性帶、支 撐輪、導(dǎo)向輪。連接關(guān)系為柔性帶夾持在支撐輪和驅(qū)動足中間，驅(qū)動足位于定 子組件的下方，支撐輪位于驅(qū)動足的正下方，導(dǎo)向輪位于支撐輪兩側(cè)，驅(qū)動足、支撐輪、導(dǎo)向輪均與柔性帶相接觸，柔性帶在驅(qū)動足摩擦驅(qū)動的作用下，沿著導(dǎo) 向輪確定的方向運動。所述定子組件包括驅(qū)動足、激勵超聲振動的壓電陶瓷片和金屬彈性體以及施 加預(yù)壓力的機構(gòu)。其中壓電陶瓷片對稱粘貼在金屬彈性體的上表面，施加預(yù)壓力 的機構(gòu)位于壓電陶瓷片和金屬彈性體組成的復(fù)合體上方，并對該復(fù)合體施加預(yù)壓 力，定子組件下部有三角驅(qū)動足，驅(qū)動柔性帶運動。所述施加預(yù)壓力的機構(gòu)包括預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘、螺釘支撐、墊片，預(yù)壓力調(diào)節(jié) 螺釘通過螺釘支撐壓住墊片，并對于壓電陶瓷片和金屬彈性體組成的復(fù)合體施加 預(yù)壓力。所述柔性帶是由易彎曲的薄金屬或非金屬帶，經(jīng)研磨加工制成如砂皮一樣的 薄帶。這種柔性帶易彎曲，和一般的傳送帶的不同在于柔性帶在厚度方向上無變 形量。所述的支撐輪和旋轉(zhuǎn)電機輸出運動的轉(zhuǎn)子從根本上是不一樣的，可以只是一 個滾動部件，如軸承。所述導(dǎo)向輪可以根據(jù)換向的需要，調(diào)整位置和距離。本專利技術(shù)工作時，在對超聲電機定子施加某一激勵頻率時，驅(qū)動足會產(chǎn)生橢圓 運動，由摩擦力驅(qū)動夾持于驅(qū)動足和支撐輪間的柔性帶，沿著導(dǎo)向輪確定的方向 左右運動。這種運動的方向可以通過對超聲電機激勵頻率或相位的控制來實現(xiàn)。本專利技術(shù)的柔性致動超聲電機具有多自由度，大力矩，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，傳 動平穩(wěn)，無噪聲，緩沖，吸振和過載打滑可防止其他零件損壞等優(yōu)點，能夠用在 空間狹小的環(huán)境中，取代一般的電磁式電機和為了產(chǎn)生柔性力而采用的帶傳動機 構(gòu)。特別適合使用于可植入人體的動作器件，能夠大大的減少運動部件的體積和 復(fù)雜程度，減少通常的帶傳動機構(gòu)。附圖說明圖l本專利技術(shù)實施結(jié)構(gòu)示意圖 具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的實施例作詳細說明本實施例在以本專利技術(shù)技術(shù)方 案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術(shù)的 保護范圍不限于下述的實例。如圖1所示，在本實施例中，包含三角驅(qū)動足，導(dǎo)向輪為兩個，普通連接件采用螺釘。本實施例具體部件包括預(yù)壓力調(diào)節(jié)螺釘1、螺釘支撐2、墊片3、 矩形金屬彈性體4、第一壓電陶瓷片5、第一固定螺釘6、第二固定螺釘7、驅(qū)動 足8、柔性帶9、第一導(dǎo)向輪IO、支撐輪ll、第二導(dǎo)向輪12、第三固定螺釘13、 第四固定螺釘14、第二壓電陶瓷片15。其中矩形金屬彈性體4，第一壓電陶瓷片5，第二壓電陶瓷片15，墊片3， 預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘l，螺釘支撐2，驅(qū)動足8組成定子組件。柔性帶9，支撐輪ll，兩個導(dǎo)向輪IO， 12組成柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)。 上述各個部件的連接關(guān)系為第一壓電陶瓷片5和第二壓電陶瓷片15對稱 的粘貼在矩形金屬彈性體4上表面上，三個部件組成的復(fù)合體由四個固定螺釘6， 7， 13， 14左右固定限制。在復(fù)合體正上方，用預(yù)壓力調(diào)節(jié)螺釘1通過螺釘支撐 2壓住墊片3對復(fù)合體施加預(yù)壓力。柔性帶9被夾持在支撐輪11和驅(qū)動足8中 間，且柔性帶9和定子的驅(qū)動足8相接觸；支撐輪11位于定子驅(qū)動足8的正下 方，第一導(dǎo)向輪10在支撐輪11右方，第一導(dǎo)向輪12在支撐輪11左方，對柔性 帶進行導(dǎo)向。當?shù)谝粔弘娞沾善?被施加激勵頻率時，激發(fā)出金屬彈性體4的相應(yīng)的諧振 模態(tài)和振型，位于金屬彈性體4內(nèi)中間部位的驅(qū)動足8端部產(chǎn)生橢圓運動。由摩 擦力驅(qū)動夾持于驅(qū)動足8和支撐輪11間的柔性帶9在導(dǎo)向輪10， 12的導(dǎo)向作用 下向一個方向運動。當?shù)诙弘娞沾善?5被施加激勵頻率時，驅(qū)動足8端部產(chǎn) 生反向的橢圓運動。由摩擦力驅(qū)動夾持于驅(qū)動足8和支撐輪11間的柔性帶9在 導(dǎo)向輪IO， 12的導(dǎo)向作用下向另一個方向運動。調(diào)整預(yù)壓力調(diào)節(jié)螺釘1從而調(diào) 節(jié)柔性帶9和驅(qū)動足8之間的預(yù)壓力，使超聲電機工作在最佳狀態(tài)。本實施例中， 超聲柔性致動電機能夠產(chǎn)生柔性力輸出，結(jié)構(gòu)簡單，輸出力平穩(wěn)。權(quán)利要求1、一種柔性致動超聲波電機，包括定子組件、柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的定子組件至少帶有一個驅(qū)動足，所述柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括柔性帶、支撐輪、導(dǎo)向輪，柔性帶夾持在支撐輪和驅(qū)動足中間，驅(qū)動足位于定子組件的下方，支撐輪位于驅(qū)動足的正下方，導(dǎo)向輪位于支撐輪兩側(cè)，驅(qū)動足、支撐輪、導(dǎo)向輪均與柔性帶相接觸，柔性帶在驅(qū)動足摩擦驅(qū)動的作用下，沿著導(dǎo)向輪確定的方向運動。2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性致動超聲波電機，其特征是，所述定子組件包括驅(qū)動足、激勵超聲振動的壓電陶瓷片和金屬彈性體以及施加預(yù)壓力的機構(gòu)， 其中壓電陶瓷片對稱粘貼在金屬彈性體的上表面，施加預(yù)壓力的機構(gòu)對壓電陶瓷 片和金屬彈性體組成的復(fù)合體施加預(yù)壓力，定子組件下部有三角驅(qū)動足，驅(qū)動柔性帶運動。3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性致動超聲波電機，其特征是，所述的支撐輪為軸承。4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性致動超聲波電機，其特征是，所述施加預(yù)壓力的機構(gòu)包括預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘、螺釘支撐、墊片，預(yù)壓力調(diào)節(jié)螺釘通過螺釘支撐壓住墊片，并對于壓電陶瓷片和金屬彈性體組成的復(fù)合體施加預(yù)壓力。全文摘要一種柔性致動超聲波電機，包括定子組件、柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述的定子組件至少帶有一個驅(qū)動足，所述柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括柔性帶、支撐輪、導(dǎo)向輪，柔性帶夾持在支撐輪和驅(qū)動足中間，驅(qū)動足位于定子組件的下方，支撐輪位于驅(qū)動足的正下方，導(dǎo)向輪位于支撐輪兩側(cè)，驅(qū)動足、支撐輪、導(dǎo)向輪均與柔性帶相接觸，柔性帶在驅(qū)動足摩擦驅(qū)動的作用下，沿著導(dǎo)向輪確定的方向運動。本專利技術(shù)通過超聲致動直接驅(qū)動柔性帶來實現(xiàn)的，可以應(yīng)用于尺寸狹小，重量輕，易損傷等對動作器件有特殊需要的場合。文檔編號H02N2/02GK101345494SQ200810037830公開日2009年1月14日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種柔性致動超聲波電機，包括定子組件、柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的定子組件至少帶有一個驅(qū)動足，所述柔性帶驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括柔性帶、支撐輪、導(dǎo)向輪，柔性帶夾持在支撐輪和驅(qū)動足中間，驅(qū)動足位于定子組件的下方，支撐輪位于驅(qū)動足的正下方，導(dǎo)向輪位于支撐輪兩側(cè)，驅(qū)動足、支撐輪、導(dǎo)向輪均與柔性帶相接觸，柔性帶在驅(qū)動足摩擦驅(qū)動的作用下，沿著導(dǎo)向輪確定的方向運動。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊明，何巍，李世陽，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：31[中國|上海]