本发明专利技术实施例公开了一种基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，涉及压电精密致动技术领域，能够在保证结构简单紧凑，响应速度快，且易于实现的同时，拓宽行波型超声电机在精密控制领域的应用范畴。本发明专利技术包括：行波型超声电机由压电叠堆5驱动；定子2内侧面为锥面的驱动面，转子9的侧面为与定子2相切的锥面；定子2的锥面上均匀分布相互交错的斜槽，且各个斜槽的槽深相等；定子2底部设有圆环形凹槽，压电叠堆5布置于圆环形凹槽内，压电叠堆5一侧粘接于定子2上；压电叠堆5与定子2的粘接面加工为一平面；压电叠堆5均匀镶嵌在定子2内部。本发明专利技术适用于行波型超声电机。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电精密致动
，尤其涉及一种基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机。
技术介绍
超声电机利用压电材料的逆压电效应将电能转换为机械能，与传统电磁电机相比，超声电机结构紧凑，能量密度大，易于微型化，且电机响应速度快等诸多优点，称为目前主流发展的电机形式。在目前常用方案中，电机的定子是由压电陶瓷和金属弹性体组成的特定形状的弹性复合体。其中，压电陶瓷采用超声频率的交流信号进行激励，进而在定子弹性体中激励出同频率的机械振动。定子输出端面质点振幅可以达到几微米到十几微米甚至几十微米，通过振动模式叠加在定子输出端面上的质点产生需要的运动轨迹，比如椭圆轨迹。转子(或动子)通过预压力施加将转子压在定子上，通过摩擦耦合使得定子上的微观椭圆运动转化为转子(或动子)的宏观运动输出。但是，在目前的设计中，电机的压电叠堆一般应用于非共型压电促动器，鲜有应用由压电叠堆驱动的共振型行波超声电机，因此缺乏对于行波型超声电机的设计方案，限制了目前的超声电机应用范围。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，能够在保证结构简单紧凑，响应速度快，且易于实现的同时，拓宽行波型超声电机在精密控制领域的应用范畴。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：包括：机壳(1)、定子(2)、底座(3)、转轴(4)、压电叠堆(5)、预紧机构(6)、垫片(7)、轴承(8)和转子(9)，其中，预紧机构(6)和垫片(7)共同设置并组成完整的压电叠堆(5)的预紧机构；所述行波型超声电机由压电叠堆(5)驱动；定子(2)为环形，定子(2)内侧面为锥面，所述锥面为定子(2)的驱动面，转子(9)的侧面为与定子(2)相切的锥面，转子(9)的侧面与定子(2)的驱动面接触；定子(2)的所述锥面上均匀分布相互交错的斜槽，且各个斜槽的槽深相等；定子(2)底部设有圆环形凹槽，压电叠堆(5)布置于所述圆环形凹槽内，压电叠堆(5)一侧粘接于定子(2)上；压电叠堆(5)与定子(2)的粘接面加工为一平面，该平面的几何尺寸大于压电叠堆(5)与定子(2)粘接面的面积；压电叠堆(5)均匀镶嵌在定子(2)内部，各个压电叠堆(5)的外表面与金属垫片粘接，且金属垫片由预紧螺钉压紧固定，且每个压电叠堆5的导线连接到导电膜上，各个导电膜贴于定子(2)的底面。本专利技术实施例提供的基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，基于压电叠堆大位移大推力低驱动电压的特性，设计并应用了一种适用于压电叠堆的定子结构，可由压电叠堆激励出所述定子的共振模态，并且振幅明显，能够有效地驱动电机转动，实现了超声电机的低电压驱动。相对于典型的旋转型行波超声电机(比如典型的Φ60旋转型行波超声电机)，最大程度的保留了原有电机的外形结构(比如图5所示)，只通过改变电机内部结构(比如图6所示)，即实现原有行波型电机的基本功能，便于利用原有的生产设备和零件快速投产、组装，降低了生产成本。并且与现有技术相比，在本实施例提供的电机结构由压电叠堆驱动的行波型超声电机，实现了在行波型超声电机中应用。并且本实施例中的电机结构简单紧凑，与传统行波型超声电机相比较，可实现低电压驱动，使得其驱动电压与传统超声电机相比可成倍下降。在保证结构简单紧凑，响应速度快，且易于实现的同时，拓宽行波型超声电机在精密控制领域的应用范畴。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的由压电叠堆驱动的行波型超声电机定子内叠堆排布方式、极化方向以及电激励相位示意图；图2为本专利技术实施例提供的由压电叠堆驱动的行波型超声电机定子底面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的由压电叠堆驱动的行波型超声电机定子侧视图；图4为本专利技术实施例提供的由压电叠堆驱动的行波型超声电机剖面图；图5为本专利技术实施例提供的由压电叠堆驱动的行波型超声电机侧视图；图6为本专利技术实施例提供的由压电叠堆驱动的行波型超声电机拆解图；附图中的各数字标号表示：1-机壳2-定子3-底座4-转轴5-压电叠堆6-紧固螺钉7-金属垫片8-轴承9-转子。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
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)具有与本专利技术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。本专利技术实施例提供一种基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，如图4所示的由压电叠堆驱动的行波型超声电机剖面图、图5所示的由压电叠堆驱动的行波型超声电机侧视图和图6所示的由压电叠堆驱动的行波型超声电机拆解图，该基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机包括：机壳1、定子2、底座3、转轴4、压电叠堆5、预紧机构6、垫片7、轴承8和转子9，其中，预紧机构6和垫片7共同设置并组成完整的压电叠堆5的预紧机构。所述行波型超声电机由压电叠堆5驱动。定子2为环形，定子2内侧面为锥面，所述锥面为定子2的驱动面，转子9的侧面为与定子2相切的锥面，转子9的侧面与定子2的驱动面接触。斜槽的作用是增大定子2驱动面的变形，促进波导的行进。定子2的所述锥面上均匀分布相互交错的斜槽，且各个斜槽的槽深相等。定子2底部设有圆环形凹槽，压电叠堆5布置于所述圆环形凹槽内，压电叠堆5一侧粘接于定子2上。为保证压电叠堆5只受与其厚度方向平行的正应力的作用，压电叠堆5与定子2的粘接面加工为一平面，该平面的几何尺寸大于压电叠堆5与定子2粘接面的面积。压电叠堆5均匀镶嵌在定子2内部，各个压电叠堆5的外表面与金属垫片粘接，且金属垫片由预紧螺钉压紧固定，且每个压电叠堆5的导线连接到导电膜上，各个导电膜贴于定子2的底面。在本实施例中，定子2底面开有一圆环形凹槽，所述圆环形凹槽内嵌入压电叠堆5，压电叠堆5由垫片7、紧固螺钉8锁紧在定子2上；定子2底面贴有导电膜。例如：如图2所示，定子2底部有一圆环形凹槽，压电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，其特征在于，包括：机壳(1)、定子(2)、底座(3)、转轴(4)、压电叠堆(5)、预紧机构(6)、垫片(7)、轴承(8)和转子(9)，其中，预紧机构(6)和垫片(7)共同设置并组成完整的压电叠堆(5)的预紧机构；所述行波型超声电机由压电叠堆(5)驱动；定子(2)为环形，定子(2)内侧面为锥面，所述锥面为定子(2)的驱动面，转子(9)的侧面为与定子(2)相切的锥面，转子(9)的侧面与定子(2)的驱动面接触；定子(2)的所述锥面上均匀分布相互交错的斜槽，且各个斜槽的槽深相等；定子(2)底部设有圆环形凹槽，压电叠堆(5)布置于所述圆环形凹槽内，压电叠堆(5)一侧粘接于定子(2)上；压电叠堆(5)与定子(2)的粘接面加工为一平面，该平面的几何尺寸大于压电叠堆(5)与定子(2)粘接面的面积；压电叠堆(5)均匀镶嵌在定子(2)内部，各个压电叠堆(5)的外表面与金属垫片粘接，且金属垫片由预紧螺钉压紧固定，且每个压电叠堆5的导线连接到导电膜上，各个导电膜贴于定子(2)的底面。
【技术特征摘要】
1.一种基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，其特征在于，包括：机壳(1)、定子(2)、底座(3)、转轴(4)、压电叠堆(5)、预紧机构(6)、垫片(7)、轴承(8)和转子(9)，其中，预紧机构(6)和垫片(7)共同设置并组成完整的压电叠堆(5)的预紧机构；所述行波型超声电机由压电叠堆(5)驱动；定子(2)为环形，定子(2)内侧面为锥面，所述锥面为定子(2)的驱动面，转子(9)的侧面为与定子(2)相切的锥面，转子(9)的侧面与定子(2)的驱动面接触；定子(2)的所述锥面上均匀分布相互交错的斜槽，且各个斜槽的槽深相等；定子(2)底部设有圆环形凹槽，压电叠堆(5)布置于所述圆环形凹槽内，压电叠堆(5)一侧粘接于定子(2)上；压电叠堆(5)与定子(2)的粘接面加工为一平面，该平面的几何尺寸大于压电叠堆(5)与定子(2)粘接面的面积；压电叠堆(5)均匀镶嵌在定子(2)内部，各个压电叠堆(5)的外表面与金属垫片粘接，且金属垫片由预紧螺钉压紧固定，且每个压电叠堆5的导线连接到导电膜上，各个导电膜贴于定子(2)的底面。2.根据权利要求1所述的基于压电叠堆驱动方式的行波型超声电机，其特征在于，定子(2)底面开有一圆环形凹槽，所述圆环形凹槽内嵌入压电叠堆(5)，压电叠堆(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨颖，邱建敏，金家楣，王一平，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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