專利名稱：推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柱體超聲波電機(jī)，尤其是一種推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波
電機(jī)，屬于超聲波電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微型機(jī)械的發(fā)展，對能精密定位且具有高輸出力矩的微型電機(jī)提出了很高要 求。超聲波電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)形式為微型化設(shè)計和加工帶來了極大便利，而且超聲波 電機(jī)具有較高的能量密度，微型化后不會降低轉(zhuǎn)換效率，這些都為超聲波電機(jī)的進(jìn)一步微 型化設(shè)計提供了保證。超聲波電機(jī)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(jī)，其中柱體行波型超聲電機(jī)屬于行波型超聲電機(jī)的一種，它在精密光學(xué)儀器、高精度跟蹤 伺服控制裝置、照相機(jī)調(diào)焦等方面有廣泛的應(yīng)用。 柱體行波型超聲波電機(jī)采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)，機(jī)械效率高。利用定子搖頭運(yùn)動并 通過摩擦來驅(qū)動轉(zhuǎn)子，所以該電機(jī)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(jī)的優(yōu)越性?，F(xiàn)有的柱體型行波超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，從而一定程度上限制了柱 體行波型電機(jī)的微型化。 柱體行波型超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)子的支撐方式和定轉(zhuǎn)子的固定方式在很大程度上影響 電機(jī)的微型化?，F(xiàn)有的柱體行波型超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)子采用彈性支撐結(jié)構(gòu)以提高電機(jī)運(yùn)行性 能，轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子、輸出軸及壓力機(jī)構(gòu)等部分組成，轉(zhuǎn)子與輸出軸的固定一般采用螺紋連 接方式實現(xiàn)，定轉(zhuǎn)子固定一般通過彈簧和壓緊螺母來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)子組件采用一對或兩對軸承 支撐。以上這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接件加工困難，直接影響到電機(jī)的微型化設(shè)計和加工。

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，易于加工，有助于電機(jī)的進(jìn)一步微型化設(shè)
計的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 —種推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，包括定子，其特征是定子有裝在軸 上的定子上匹配塊、定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間裝壓電陶瓷，在定子上匹配塊上 端設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上端設(shè)有端蓋，轉(zhuǎn)子表面及端蓋底面加工有供滾珠滾動的圓弧狀溝，所述 圓弧狀溝中設(shè)置滾珠。 在轉(zhuǎn)子與定子上匹配塊設(shè)置環(huán)狀連接件，環(huán)狀連接件與轉(zhuǎn)子或定子上匹配塊連 接。 定子上匹配塊和定子下匹配塊通過螺紋配合機(jī)構(gòu)連接。 定子上匹配塊和定子下匹配塊與軸螺紋連接。 定子上匹配塊設(shè)有放大定子振動的開槽。 端蓋、定子均與軸固定連接，轉(zhuǎn)子通過軸承與軸連接。 轉(zhuǎn)子與軸固定連接，端蓋和定子均通過軸承與軸連接。
轉(zhuǎn)子加工成環(huán)形，留一定底面以支撐鋼珠，轉(zhuǎn)子和軸分離，采用鋼珠同時作為轉(zhuǎn)子 軸向與徑向的支撐工件。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)可以起到轉(zhuǎn)子的軸向和徑向支撐及固定作用，且該機(jī)構(gòu)不影響定轉(zhuǎn)子 間的面面接觸。本發(fā)明提出的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機(jī)具備柱體超聲波電 機(jī)的全部優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)更為簡單、易于加工，相對于一般柱體行波型超聲波電機(jī)，它結(jié)構(gòu) 尺寸短小，有助于電機(jī)的進(jìn)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(jìn)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是圖1的局部剖面圖。
具體實施例方式
實施例1 : 本發(fā)明的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)由轉(zhuǎn)子2、鋼珠4、定子上匹配塊 5、定子下匹配塊7、壓電陶瓷6、連接件8以及固定螺母和墊片所構(gòu)成。定子上匹配塊和定 子下匹配塊可通過螺紋配合機(jī)構(gòu)連接，也可與軸(軸套)螺紋連接，他們夾持壓電陶瓷并鎖 緊成定子，定子上匹配塊開槽以放大定子振動，定子直徑4mm。 如圖2所示。定子、端蓋1直接與軸3固定連接。轉(zhuǎn)子加工成環(huán)形，留一定底面以 支撐鋼珠，轉(zhuǎn)子和軸分離，采用鋼珠同時作為轉(zhuǎn)子軸向與徑向的支撐工件。轉(zhuǎn)子表面及端蓋 底面加工有供滾珠滾動的圓弧狀溝，溝內(nèi)鋼珠既可承受一定的軸向載荷也可承受一定的徑 向載荷。在端蓋上方通過螺母墊片施加預(yù)壓力，壓力是均勻分布在每個鋼球上的，使轉(zhuǎn)子以 一定的預(yù)壓緊力壓在定子上，且預(yù)壓力在整個接觸面上均勻分布。由于預(yù)壓力造成轉(zhuǎn)子彈 性變形，使鋼球緊壓于軸上，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子的徑向固定。轉(zhuǎn)子中心線與外殼支撐面應(yīng)保持垂 直，不允許軸發(fā)生傾斜和撓曲，否則也會由于載荷分布不均勻引起鋼珠過早損壞。在對推力 球支撐式轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)加工處理后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砗蜁r效處理，以消除熱應(yīng)力和組織 應(yīng)力。壓電陶瓷通過逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為定子的彈性振動能，使定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式彎曲 振動，即搖頭運(yùn)動。搖頭運(yùn)動使定子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運(yùn)動，橢圓運(yùn)動通過定、轉(zhuǎn)子間的摩 擦接觸連續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)子。整個電機(jī)不用額外添加軸承。電機(jī)通過與轉(zhuǎn)子直接相連的齒輪輸出 力矩。 使用時，由于軸向壓緊力較大，應(yīng)定時采用粘度較高的潤滑油進(jìn)行潤滑，可有效降
低推力球支撐式結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，并起到散熱、降低接觸應(yīng)力、吸振、防銹的作用。
實施例2 : 本發(fā)明的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)由轉(zhuǎn)子、鋼珠、定子上匹配塊、定 子下匹配塊、壓電陶瓷、軸承、以及固定螺母和墊片所構(gòu)成。定子上匹配塊和定子下匹配塊 可通過螺紋配合機(jī)構(gòu)連接，也可與軸(軸套)螺紋連接，他們夾持壓電陶瓷并鎖緊成定子， 定子上匹配塊開槽以放大定子振動。 轉(zhuǎn)子表面及端蓋底面加工有供滾珠滾動的圓弧狀溝，溝內(nèi)鋼珠可承受較大的軸向 載荷。端蓋、定子都與軸固定連接，轉(zhuǎn)子通過軸承與軸連接。在端蓋上方通過螺母墊片施加預(yù)壓力，也可通過端蓋與軸螺紋連接直接施加預(yù)壓力，壓力是均勻分布在每個鋼球上的。轉(zhuǎn) 子中心線與外殼支撐面應(yīng)保持垂直，不允許軸發(fā)生傾斜和撓曲，否則也會由于載荷分布不 均勻引起鋼珠過早損壞。在對推力球支撐式轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)加工處理后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?和時效處理，以消除熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。壓電陶瓷通過逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為定子的彈 性振動能，使定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式彎曲振動，即搖頭運(yùn)動。搖頭運(yùn)動使定子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運(yùn) 動，橢圓運(yùn)動通過定、轉(zhuǎn)子間的摩擦接觸連續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并通過與轉(zhuǎn)子直接相連 的齒輪輸出力矩。 使用時，由于軸向壓緊力較大，應(yīng)定時采用粘度較高的潤滑油進(jìn)行潤滑，可有效降
低推力球支撐式結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，并起到散熱、降低接觸應(yīng)力、吸振、防銹的作用。
實施例3 : 本發(fā)明的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)由轉(zhuǎn)子、鋼珠、定子上匹配塊、定 子下匹配塊、壓電陶瓷、軸承以及固定螺母和墊片所構(gòu)成。定子上匹配塊和定子下匹配塊為 螺紋配合機(jī)構(gòu)，他們夾持壓電陶瓷并鎖緊成定子，定子上匹配塊開槽以放大定子振動。
轉(zhuǎn)子表面及端蓋底面加工有供滾珠滾動的圓弧狀溝，溝內(nèi)鋼珠可承受一定的軸向 載荷。轉(zhuǎn)子與軸固定連接，端蓋、定子通過軸承與軸連接。在端蓋上方通過螺母墊片施加預(yù) 壓力，壓力是均勻分布在每個鋼球上的，使轉(zhuǎn)子以一定的預(yù)壓緊力壓在定子上，且預(yù)壓力在 整個接觸面上均勻分布。轉(zhuǎn)子中心線與外殼支撐面應(yīng)保持垂直，不允許軸發(fā)生傾斜和撓曲， 否則也會由于載荷分布不均勻引起鋼珠過早損壞。在對推力球支撐式轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)加工處理 后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砗蜁r效處理，以消除熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。壓電陶瓷通過逆壓電效 應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為定子的彈性振動能，使定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式彎曲振動，即搖頭運(yùn)動。搖頭運(yùn)動使 定子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運(yùn)動，橢圓運(yùn)動通過定、轉(zhuǎn)子間的摩擦接觸連續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)并通過軸輸出力矩。 使用時，由于軸向壓緊力較大，應(yīng)定時采用粘度較高的潤滑油進(jìn)行潤滑，可有效降 低推力球支撐式結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，并起到散熱、降低接觸應(yīng)力、吸振、防銹的作用。
權(quán)利要求
一種推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，包括定子，其特征是定子有裝在軸上的定子上匹配塊、定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間裝壓電陶瓷，在定子上匹配塊上端設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上端設(shè)有端蓋，轉(zhuǎn)子表面及端蓋底面加工有供滾珠滾動的圓弧狀溝，所述圓弧狀溝中設(shè)置滾珠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是在轉(zhuǎn)子 與定子上匹配塊設(shè)置環(huán)狀連接件，環(huán)狀連接件與轉(zhuǎn)子或定子上匹配塊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是定 子上匹配塊和定子下匹配塊通過螺紋配合機(jī)構(gòu)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是定 子上匹配塊和定子下匹配塊與軸螺紋連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是定 子上匹配塊設(shè)有放大定子振動的開槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是端 蓋、定子均與軸固定連接，轉(zhuǎn)子通過軸承與軸連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn) 子與軸固定連接，端蓋和定子均通過軸承與軸連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，其特征是轉(zhuǎn) 子加工成環(huán)形，留一定底面以支撐鋼珠，轉(zhuǎn)子和軸分離，采用鋼珠同時作為轉(zhuǎn)子軸向與徑向 的支撐工件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超聲波電機(jī)，定子有裝在軸上的定子上匹配塊、定子下匹配塊，定子上、下匹配塊之間裝壓電陶瓷，在定子上匹配塊上端設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上端設(shè)有端蓋，轉(zhuǎn)子表面及端蓋底面加工有供滾珠滾動的圓弧狀溝，所述圓弧狀溝中設(shè)置滾珠。本發(fā)明結(jié)構(gòu)可以起到轉(zhuǎn)子的軸向和徑向支撐及固定作用，且該機(jī)構(gòu)不影響定轉(zhuǎn)子間的面面接觸。本發(fā)明提出的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機(jī)具備柱體超聲波電機(jī)的全部優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)更為簡單、易于加工，相對于一般柱體行波型超聲波電機(jī)，它結(jié)構(gòu)尺寸短小，有助于電機(jī)的進(jìn)一步微型化設(shè)計。
文檔編號H02N2/16GK101707446SQ20091025065
公開日2010年5月12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, 胡敏強(qiáng), 金龍, 顧菊平 申請人:南通大學(xué)