專利名稱：小型柱體行波型超聲波電機的制作方法
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，屬于超聲波電機制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲波電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動的新型微型電機，其中柱體行波型超聲電機屬于行波型超聲波電機的一種。柱體行波型超聲波電機的研究起步較晚，它采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)，電機定子利用金屬匹配塊鎖緊壓電陶瓷，電機裝配不需要粘結(jié)，裝配工藝簡單，成本較低，便于自動化生產(chǎn)。柱體行波型超聲波電機采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)，機械效率高。利用定子的搖頭運動并通過摩擦來驅(qū)動轉(zhuǎn)子，所以該電機定子直徑越小，搖頭振動的幅值越大，小型化更能顯示出這種電機的優(yōu)越性。因此柱體行波型超聲波電機在精密光學(xué)儀器、高精度跟蹤伺服控制裝置、照相機調(diào)焦等方面有廣泛的應(yīng)用。 柱體行波型超聲波電機的定子結(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共振模態(tài)、預(yù)壓緊力的分布、動力傳輸效率、電機運行性能，并直接影響到電機的微型化?，F(xiàn)有的兩相柱體行波型超聲波電機定子多采用不對稱陶瓷位置，這在對稱幾何結(jié)構(gòu)的定子中很難激勵出端面的對稱振動，兩相壓電陶瓷激振中心不一致對電機性能產(chǎn)生較大影響。 現(xiàn)有柱體電機轉(zhuǎn)子采用彈性支撐結(jié)構(gòu)以提高電機運行性能，轉(zhuǎn)子與輸出軸固定并由軸輸出轉(zhuǎn)矩，定轉(zhuǎn)子固定一般通過彈簧和壓緊螺母來實現(xiàn)。由于柱體超聲波電機整體結(jié)構(gòu)長度較長，因此轉(zhuǎn)軸輸出力矩式轉(zhuǎn)子組件需采用一對或兩對軸承支撐。而在定子的固定上，需采用螺紋配合機構(gòu)實現(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電機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)兼并問題，穩(wěn)定性較
好、固定方便、有利于微型化設(shè)計的小型柱體行波型超聲波電機。 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，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分區(qū)，每個分區(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個電極，即為4個極化區(qū)，激勵電壓通過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電極，第二電極片和第四電極片為一對電極，每對電極片對應(yīng)的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對電極分別加上相位差為90度的正弦電信號和余弦電信號。
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，電機的定子壓電陶瓷極化和激勵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)兼并問題。電機采用固定主軸對定子組件進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，電機通過齒輪輸出力矩?？赏ㄟ^與固定軸進行螺紋配合連接實現(xiàn)整個電機的固定。本發(fā)明提出的小型柱體行波型超聲波電機具備柱體超聲波電機的全部優(yōu)點，而且它可有效解決兩相模態(tài)兼并問題，結(jié)構(gòu)更為簡單、易于加工、穩(wěn)定性較好、固定方便、有助于電機的進一步微型化設(shè)計。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是壓電陶瓷片的裝配圖。
具體實施例方式
—種小型柱體行波型超聲波電機，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分區(qū)，每個分區(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個極化區(qū)，激勵電壓通過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電極，第二電極片和第四電極片為一對電極，每對電極片對應(yīng)的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對電極分別加上相位差為90度的正弦電信號和余弦電信號。 上、下壓電陶瓷片的厚度均為0. 5mm，定子直徑為8mm，電機總長為14mm。
權(quán)利要求
一種小型柱體行波型超聲波電機，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分區(qū)，每個分區(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個電極，即為4個極化區(qū)，激勵電壓通過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，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，其特征是所述的4個電 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電極，第二電極片和第四電極片為一對 電極，每對電極片對應(yīng)的壓電陶瓷區(qū)域相互同相極化，兩對電極分別加上相位差為90度的 正弦電信號和余弦電信號。
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，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，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分區(qū)，每個分區(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個電極，激勵電壓通過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)兼并問題，結(jié)構(gòu)更為簡單、易于加工、穩(wěn)定性較好、固定方便、有助于電機的進一步微型化設(shè)計。
文檔編號H02N2/16GK101710802SQ20091025065
公開日2010年5月19日 申請日期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 申請人:南通大學(xué)