CN105827148B - 一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统 - Google Patents

Abstract

一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，包括中心轴、电机外壳、转子和压盖，所述电机外壳、转子依次套接在中心轴上，电机外壳、转子同心设置，压盖设置于中心轴顶部；所述转子表面设有预压点，压盖与预压点相接触，转子的厚度由中心向外依次变薄，用于产生弹性变形；采用该预压力转子系统，电机输出堵转力矩与空载转速均能提升50%以上，能大幅提高行波型超声电机的输出性能，为更多的应用提供解决方案；而且该预压力转子系统是一种加工工艺简单，定子驱动面与转子摩擦界面能很好接触的预压力转子系统。

Description

一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统

技术领域

本发明涉及一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，属于超声电机领域。

背景技术

超声电机是一种全新概念的微特电机。它利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体在超声频段内微幅振动，并通过定、转子（动子）之间的摩擦作用将其转换成转子（动子）的旋转（直线）运动。1983年，日本Sashida提出并制造了行波型超声电机，该电机实现了由驻波定点、定期推动转子变换成由行波连续不断地推动转子，大大地降低了定子与转子接触面上的摩擦磨损。行波型旋转超声电机在定子一侧表面粘贴有压电陶瓷元件，该压电陶瓷元件分两组极化，在两组压电陶瓷元件上分别施加相位差为90度的同频率（超声频域内）、等幅交变电压。通过压电陶瓷元件的逆压电效应，可在定子的模态频率上激发出两个幅值相等、在时间和空间上均相差90度的模态响应。这两个模态响应在定子上叠加形成行波。如果此时在转子上施加一定的预压力，通过定、动子之间的摩擦作用，那么，定子表面质点的微幅振动就会转换为转子的旋转运动。由Sashida提出的行波型超声电机转子内部为一连续变截面式环形结构，其施加预压力方式为轴肩与转子直接相连，并用电机外壳加压产生预压力。这种预压力转子系统存在以下缺点：

1、转子内部变界面环形结构加工工艺复杂，加工难度大，成品率低；

2、在转子中心处加压，转子外端与电机定子接触部分易发生翘曲，转子摩擦界面与定子驱动面很难完全接触，通常只能有部分摩擦界面与定子驱动面接触；

3、由于摩擦界面的不完全接触，电机输出性能较低。

发明内容

本发明提供一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，采用该预压力转子系统，电机输出堵转力矩与空载转速均能提升50%以上，能大幅提高行波型超声电机的输出性能，为更多的应用提供解决方案；而且该预压力转子系统是一种加工工艺简单，定子驱动面与转子摩擦界面能很好接触的预压力转子系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，包括中心轴、电机外壳、转子和压盖，所述电机外壳、转子依次套接在中心轴上，电机外壳、转子同心设置，压盖设置于中心轴顶部；所述转子表面设有预压点，压盖与预压点相接触，转子的厚度由中心向外依次变薄，用于产生弹性变形；

作为本发明的进一步优选，所述转子为分段阶梯式转子，转子中间开设有方形孔，转子内部上表面为三段式台阶，转子内部的下表面为二段式台阶，台阶厚度的由转子中心向外依次变薄；

作为本发明的进一步优选，所述转子系统还包括定子和电机底座，定子安装在电机底座上，转子、压盖、中心轴、电机外壳依次安装在定子上，且均同心设置，所述中心轴的轴肩与电机外壳之间设有调整垫片；

作为本发明的进一步优选，所述压盖与中心轴顶部可分离连接，压盖为内凹式带中心孔圆板，中心轴为带轴肩式圆轴；

作为本发明的进一步优选，所述压盖与中心轴为一体成型；

作为本发明的进一步优选，所述压盖的外侧上表面设有突出的第一环形槽，且压盖的外径与转子上表面的第二段台阶直径相等；

作为本发明的进一步优选，所述电机外壳的内表面设有突出的第二环形槽；

作为本发明的进一步优选，第一环形槽和第二环形槽在电机安装完成后，两个环形槽成互相嵌合形状，形成一迷宫结构。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明简化了电机转子加工工艺，通过压盖在转子上表面第二段台阶边缘施加预压力，使转子摩擦界面与定子驱动面的接触情况大幅改善，实验表明，与使用传统超声电机预压力转子系统相比，行波型超声电机输出堵转力矩与空载转速均能提升50%以上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是采用本发明的行波型超声装配剖视图；

图2是本发明提出的分段式转子结构剖视图；

图3是本发明提出的预压力转子系统结构示意图；

图4是本发明的压盖与中心轴顶部可分离连接的结构示意图；

图5是本发明的压盖与中心轴为一体成型的结构示意图。

图中：1、电机外壳；2、转子；3、压盖；4、定子；5中心轴；6、调整垫片；7电机底座。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图3所示，本发明的一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，包括中心轴、电机外壳、转子和压盖，所述电机外壳、转子依次套接在中心轴上，电机外壳、转子同心设置，压盖设置于中心轴顶部；所述转子表面设有预压点，压盖与预压点相接触，转子的厚度由中心向外依次变薄；

作为本发明的进一步优选，所述转子为分段阶梯式转子，转子中间开设有方形孔，转子内部上表面为三段式台阶，转子内部的下表面为二段式台阶，台阶厚度的由转子中心向外依次变薄；通过压盖作用使得转子发生弹性变形而获得电机运转所需预压力，这种结构能有效的发生弹性变形并产生合适的预压力；

作为本发明的进一步优选，所述转子系统还包括定子和电机底座，定子安装在电机底座上，转子、压盖、中心轴、电机外壳依次安装在定子上，且均同心设置，所述中心轴的轴肩与电机外壳之间设有调整垫片，当电机外壳与电机底座用螺钉固定后，转子表现出一定的弹性变形并产生所需要的预压力，预压力值的大小由调整垫片来决定；

图4所示，作为本发明的进一步优选，所述压盖与中心轴顶部可分离连接，压盖为内凹式带中心孔圆板，中心轴为带轴肩式圆轴，电机外壳直接首先对中心轴产生压力，再通过轴肩与压盖的接触将压力传递给压盖,最后通过压盖将压力传递给转子；

图5所示，作为本发明的进一步优选，所述压盖与中心轴为一体成型，电机外壳直接对该一体结构产生压力，并通过该一体结构将压力传递给转子；

作为本发明的进一步优选，所述压盖的外侧上表面设有突出的第一环形槽，且压盖的外径与转子上表面的第二段台阶直径相等；

作为本发明的进一步优选，所述电机外壳的内表面设有突出的第二环形槽；

作为本发明的进一步优选，第一环形槽和第二环形槽在电机安装完成后，两个环形槽成互相嵌合形状，形成一迷宫结构，能够有效避免电机定转子之间摩擦多余物侵入电机外壳上内置的轴承内。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种防尘式行波型超声电机预压力转子系统，包括中心轴、电机外壳、转子和压盖，所述电机外壳、转子依次套接在中心轴上，电机外壳、转子同心设置，压盖设置于中心轴顶部，其特征在于：所述转子表面设有预压点，压盖与预压点相接触，转子的厚度由中心向外依次变薄，用于产生弹性变形；

所述转子为分段阶梯式转子，转子中间开设有方形孔，转子内部上表面为三段式台阶，转子内部的下表面为二段式台阶，台阶厚度的由转子中心向外依次变薄；

所述转子系统还包括定子和电机底座，定子安装在电机底座上，转子、压盖、中心轴、电机外壳依次安装在定子上，且均同心设置，所述中心轴的轴肩与电机外壳之间设有调整垫片；

所述压盖与中心轴顶部可分离连接，压盖为内凹式带中心孔圆板，中心轴为带轴肩式圆轴。

2.根据权利要求1所述的防尘式行波型超声电机预压力转子系统，其特征在于：所述压盖与中心轴为一体成型。

3.根据权利要求1所述的防尘式行波型超声电机预压力转子系统，其特征在于：所述压盖的外侧上表面设有突出的第一环形槽，且压盖的外径与转子上表面的第二段台阶直径相等。

4.根据权利要求3所述的防尘式行波型超声电机预压力转子系统，其特征在于：所述电机外壳的内表面设有突出的第二环形槽。

5.根据权利要求4所述的防尘式行波型超声电机预压力转子系统，其特征在于：第一环形槽和第二环形槽在电机安装完成后，两个环形槽成互相嵌合形状，形成一迷宫结构。