CN107612416A - 一种超声电机及超声电机的自测方法 - Google Patents

Abstract

一种超声电机及超声电机的角度自测方法，包括底座(1)、底座固定轴承(2)、依次同心设置设于底座且套接于转轴(11)的压电陶瓷片(3)、导电膜(4)、定子(5)、摩擦衬垫(6)、转子(7)以及调整垫片(8)，所述超声电机还包括套接于固定轴上的可自行测量转动角度和速度的感应控制组件，感应控制组件包括设有感应口的光电传感装置(10)、以及与光电传感装置(10)设置的槽口配合测量转子转动角度的角度测量装置。本发明在转子上方增加一个码盘或在转子侧面采用刻蚀工艺，结合光电传感装置，实现超声电机转动任意角度都可测量，这两种新型的测量方式，测量精确，简单方便。本发明设计新颖，结构精巧，性能稳定，有助于拓宽其应用领域。

Description

一种超声电机及超声电机的自测方法

技术领域

本发明涉及于电机学新结构领域，特别涉及一种可自动测量转动角度的超声电机。

背景技术

超声电机技术是振动学、波动学、摩擦学、动态设计、电力电子、自动控制、新材料和新工艺等学科结合的新技术，是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。随着智慧家庭概念的普及，智能家居中对于驱动电机的需求越加旺盛，主要利用了超声波电机不产生磁场、静音、结构简单等特点。但是智能家居往往需要精确控制电机的输出角度和输出速度，同时对成本的要求又很苛刻，外接传感器的方案很难应用。因此，本专利提出一种新型的适用于智能家居的自传感·超声电机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种保证超声电机在运作时可自行测量转动角度，测量方便的同时可以满足较高的精度要求，提升超声电机的使用性能。

本发明的目的是这样实现的：一种超声电机，包括底座(1)、底座固定轴承(2)、依次同心设置设于底座且套接于转轴(11)的压电陶瓷片(3)、导电膜(4)、定子(5)、摩擦衬垫(6)、转子(7)以及调整垫片(8)，所述超声电机还包括套接于固定轴上的可自行测量转动角度和速度的感应控制组件，感应控制组件包括设有感应口的光电传感装置(10)、以及与光电传感器设置的槽口配合测量转子转动角度的超角度测量装置。

上述超声电机的感应控制组件结合光电传感装置，通过槽口与超角度测量装置的配合实现超声电机转动任意角度都可测量，测量精确，简单方便。

优选的，所述的角度测量装置为设置于转子(7)上方且表面设有多个槽口的码盘(9)，所述码盘的槽口为等分设置，光电传感器设置的感应口为U 型设置，所述码盘转动穿过光电传感装置发射器与接收器之间的U型感应口，当槽口经过上述光电传感器，光线不受阻碍，接收器收到光源，将其转化为电信号反馈到控制器。

优选的，所述的槽口平均为6-5000等分。

优选的，角度测量装置为周圈设有刻蚀线的转子，在转子(7)侧面设置若干条等分的深色线条，光电传感器设置的感应口为U型设置，当转子转动穿过光电传感装置的发射器与接收器之间的U型感应口，接收器接收到转子发出的信号，并将其转化成电信号反馈到控制器。

优选的，转子发出的信号为明、暗两种不同亮度的信号。

优选的，所述的角度测量装置为周圈设有刻蚀线的转子，在转子(7)侧面设置若干条等分的深色线条，光电传感器设置的感应口为U型设置，当转子转动穿过光电传感装置的发射器与接收器之间的U型感应口，接收器接收到转子发出的明、暗两种不同亮度的信号，并将其转化成电信号反馈到控制器。

上述超声电机通过在转子上方增加一个码盘或在转子侧面采用刻蚀的加工工艺，结合光电传感装置，可有效实现精确测量，另外，通过U型感应口结构的设置可有效的接受光源，基本实现无阻碍接受，进一步提升超声电机的工作效率。

优选的，所述的超声电机包括端盖固定轴承(12)以及端盖(13)，所述的超声电机的各元件依次套接在转轴(11)上，通过装配组件的形式完成整机装配。

本发明还提供一种超声电机的角度自测方法，步骤一：所述的设有等分数量的槽口的码盘转过光电传感器的感应口；

步骤二：当槽口通过感应口后，感应口将感应到的码盘槽口的光信号转化成电信号并发送至控制器；

步骤三：控制器通过计算每两个槽口之间的角度，结合光电传感器反馈的次数可得出单位时间转子的旋转角度，完超声电机的角度测量。

本发明还提供一种超声电机的角度自测方法，步骤一：所述的设有等分的深色线条的转子转过光电传感器的感应口；

步骤二：当线条通过感应口后，感应口将感应到的转子线条产生的明、暗两种不同亮度的光信号转化成电信号并发送至控制器；

步骤三：控制器通过计算每两个线条之间的角度，结合光电传感器反馈的次数可得出单位时间转子的旋转角度，完成超声电机的角度测量。

本发明中的超声电机的角度自测方法可以在的超声电机中实现任意角度都可以精确测量，且同时测量方法简单，高效。

本发明方案中的一种可自动测量转动角度的超声电机，通过在转子上方增加一个码盘或在转子侧面采用刻蚀的加工工艺，结合光电传感装置，实现超声电机转动任意角度都可测量，这两种新型的测量方式，测量精确，简单方便。另外，本发明设计新颖，结构精巧，性能稳定，有助于拓宽其应用领域。

附图说明

附图1为本发明超声电机整体的立体示意图；

附图2为本发明超声电机内部结构的立体示意图；

图1至图2中所示，(1)底座，(2)底座固定轴承，(3)压电陶瓷片， (4)导电膜，(5)定子，(6)摩擦衬垫，(7)转子，(8)调整垫片,(9) 码盘，(10)光电传感装置，(11)转轴，(12)端盖固定轴承以及(13)端盖。

具体实施方式

如图2所示为本发明具体实施方式的立体示意图，一种超声电机，包括底座(1)、底座固定轴承(2)、压电陶瓷片(3)、导电膜(4)、定子 (5)、摩擦衬垫(6)、转子(7)、调整垫片(8)、码盘(9)、光电传感装置(10)、转轴(11)、端盖固定轴承(12)以及端盖(13)。其中，所述的电机各元件均采用同心设置，依次套接在转轴(11)上。所述的光电传感装置 (10)固定在底座(1)上，所述的码盘(9)置于转子上方，码盘(9)转动穿过发射器与接收器之间的U型槽口，其中在码盘(9)上等分若干个槽口，每当槽口经过光电传感装置(10)，光线不受阻碍，接收器接受光源，将其转化为电信号反馈到控制器进行统计，根据码盘(9)上等分的槽口数量可计算每两个槽口之间的角度，结合传感装置反馈的次数可得出单位时间转子的旋转角度，码盘(9)上等分的槽口越多，角度的测量就更加精确。

在实施例2中，所述的转子(7)采用刻蚀的加工工艺，在转子(7)侧面加工若干道等分的深色线条，每两条线条之间对应固定的角度，传感装置(10) 接收器接收到明、暗两种不同亮度的信号，将其转化成电信号反馈到控制器，同理计算，可测量出旋转角度。

所述的压电陶瓷片(3)与导电膜(4)相连粘贴在定子(5)下表面，定子(5)在输入压电元件的电能的作用下产生合适的行波，通过逆压电效应从而将电能转换为定子振动的机械能。

所述的摩擦衬垫(6)置于超声电机转子(7)与定子(5)之间，摩擦衬垫 (6)促使定子(5)在行波和正压力的作用下产生推动转子(7)运行的摩擦力矩，从而将定子(5)的微波浮动转化成转子(5)的宏观转动。所述的装配组件包括定子组件、转子组件、外壳组件，所述的定子组件包括底座(1)、底座固定轴承(2)、压电陶瓷片(3)、导电膜(4)、定子(5)，所述的转子组件包括摩擦衬垫(6)、转子(7)、调整垫片(8)、转轴(11)，所述的外壳组件包括端盖(12)、端盖固定轴承(13)，装配时，取外壳组件、定子组件、转子组件，转子组件摩擦材料面朝下插入定子轴承孔，直至摩擦材料与定子面接触，进一步的，调整垫片套入转轴中，最后以转轴定位，将外壳组件的轴承孔压入转轴内，一次完成整机装配。

以上仅就本发明较佳的实例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限与以上实例，其具体结构允许有变化本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (8)

1.一种超声电机，包括底座(1)、底座固定轴承(2)、依次同心设置设于底座且套接于转轴(11)的压电陶瓷片(3)、导电膜(4)、定子(5)、摩擦衬垫(6)、转子(7)以及调整垫片(8)，其特征在于：所述超声电机还包括套接于固定轴上的可自行测量转动角度和速度的感应控制组件，感应控制组件包括设有感应口的光电传感装置(10)、以及与光电传感装置设置的槽口配合测量转子转动角度的角度测量装置。

2.根据权利要求1所述的一种超声电机，其特征在于，所述角度测量装置为设置于转子(7)上方且表面设有多个槽口的码盘(9)，所述码盘的槽口为等分设置，光电传感器设置的感应口为U型设置，所述码盘转动穿过光电传感装置发射器与接收器之间的U型感应口，当槽口经过上述光电传感器，光线不受阻碍，接收器收到光源，将其转化为电信号反馈到控制器。

3.根据权利要求2所述的一种超声电机，其特征在于，所述槽口平均为6-5000等分。

4.根据权利要求1所述的一种超声电机，其特征在于，所述角度测量装置为周圈设有刻蚀线的转子，在转子(7)侧面设置若干条等分的深色线条，光电传感器设置的感应口为U型设置，当转子转动穿过光电传感装置的发射器与接收器之间的U型感应口，接收器接收到转子发出的信号，并将其转化成电信号反馈到控制器。

5.根据权利要求4所述的一种超声电机，其特征在于，所述转子发出的信号为明、暗两种不同亮度的信号。

6.根据权利要求1所述的一种超声电机，其特征在于，所述超声电机包括端盖固定轴承(12)以及端盖(13)，所述的超声电机的各元件依次套接在转轴(11)上，通过装配组件的形式完成整机装配。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种超声电机的角度自测方法，其特征在于，步骤一：所述的设有等分数量的槽口的码盘转过光电传感器的感应口；

步骤二：当槽口通过感应口后，感应口将感应到的码盘槽口的光信号转化成电信号并发送至控制器；

步骤三：控制器通过计算每两个槽口之间的角度，结合光电传感器反馈的次数可得出单位时间转子的旋转角度，完超声电机的角度测量。

8.根据权利要求1-6所述的一种超声电机的角度自测方法，其特征在于：步骤一：所述设有等分的深色线条的转子转过光电传感器的感应口；

步骤二：当线条通过感应口后，感应口将感应到的转子线条产生的明、暗两种不同亮度的光信号转化成电信号并发送至控制器；

步骤三：控制器通过计算每两个线条之间的角度，结合光电传感器反馈的次数可得出单位时间转子的旋转角度，完成超声电机的角度测量。