專利名稱：推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種柱體超聲波電機，尤其是一種推力球轉(zhuǎn)子支撐式微型柱體超 聲波電機，屬于超聲波電機制造的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著微型機械的發(fā)展，對能精密定位且具有高輸出力矩的微型電機提出了很高要 求。超聲波電機的工作原理及結(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的進一步微 型化設(shè)計提供了保證。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電機的一種，它在精密光學儀器、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采用蘭杰文振子結(jié)構(gòu)，機械效率高。利用定子搖頭運動并 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。現(xiàn)有的柱體型行波超聲波電機結(jié)構(gòu)較復雜，從而一定程度上限制了柱 體行波型電機的微型化。柱體行波型超聲波電機轉(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 電機的微型化?，F(xiàn)有的柱體行波型超聲波電機轉(zhuǎn)子采用彈性支撐結(jié)構(gòu)以提高電機運行性 能，轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子、輸出軸及壓力機構(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)復雜，連接件加工困難，直接影響到電機的微型化設(shè)計和加工
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，易于加工，有助于電機的進一步微型 化設(shè)計的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機。本實用新型的技術(shù)解決方案是—種推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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。[0014]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。本實用新型結(jié)構(gòu)可以起到轉(zhuǎn)子的軸向和徑向支撐及固定作用，且該機構(gòu)不影響定 轉(zhuǎn)子間的面面接觸。本實用新型提出的推力球轉(zhuǎn)子支撐式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，它結(jié)構(gòu)尺寸短小，有助于電機的進一步微型化設(shè)計。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示圖。圖2是圖1的局部剖面圖。
具體實施方式
實施例1 本實用新型的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機由轉(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)子機構(gòu)加工處理后，需要進行適當?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，即搖頭運動。搖頭運動使定子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運動，橢圓運動通過定、轉(zhuǎn)子間的摩 擦接觸連續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)子。整個電機不用額外添加軸承。電機通過與轉(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 本實用新型的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機由轉(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)子機構(gòu)加工處理后，需要進行適當?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，即搖頭運動。搖頭運動使定子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運 動，橢圓運動通過定、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 本實用新型的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機由轉(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)子機構(gòu)加工處理 后，需要進行適當?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，即搖頭運動。搖頭運動使 定子表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運動，橢圓運動通過定、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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，其特征是 定子上匹配塊和定子下匹配塊通過螺紋配合機構(gòu)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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。
專利摘要本實用新型公開了一種推力球轉(zhuǎn)子支撐式柱體行波型超聲波電機，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。本實用新型結(jié)構(gòu)可以起到轉(zhuǎn)子的軸向和徑向支撐及固定作用，且該機構(gòu)不影響定轉(zhuǎn)子間的面面接觸。本實用新型提出的推力球轉(zhuǎn)子支撐式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，它結(jié)構(gòu)尺寸短小，有助于電機的進一步微型化設(shè)計。
文檔編號H02N2/16GK201611857SQ20092029257
公開日2010年10月20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, 金龍, 顧菊平 申請人:南通大學