本发明专利技术涉及一种具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机及其实施方式，装置中，垫片套设在超声电机组本体的输出轴上，谐波减速器套设在超声电机组本体的外壳上，电机轴穿设超声电机组本体，定义超声电机组本体靠近的电机轴的端部为顶端，在电机轴的底端顺次套设编码器支架、高精度编码器组件；垫片、谐波减速器、编码器支架以及高精度编码器组件由超声电机组本体向电机轴的底端顺次排布；超声电机组本体减速增扭后由电机轴输出转速和力矩；本发明专利技术的超声电机具有力矩限制保护装置，不仅可防止超声电机使用到堵转状态破坏定转子之间的摩擦接触面，还可以防止谐波减速器遭到破坏，具有输出力矩大、输出转速低、输出角分辨率更高更稳定的特性。更稳定的特性。更稳定的特性。
【技术实现步骤摘要】
一种具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机及其实施方式
[0001]本专利技术涉及一种具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机及其实施方式，属于超声电机
技术介绍
[0002]行波超声电机最早起源于日本，是一种新型的微特电机，其工作原理与传统电磁电机不同，是利用压电陶瓷片的逆压电效应，激发弹性体定子在超声频域内的微幅振动，并通过定转子之间的摩擦作用将微幅振动转换成转子的宏观旋转运动，输出功率，驱动负载。因振幅以及频率受到压电陶瓷片和定子自身的固有模态限制，导致输出转速、转矩受到限制，所以这种新型的微特电机的功率往往都是比较小，且在低速下的负载能力下降明显。随着旋转型行波超声电机的进步和发展，也出现了一些输出转矩较大、输出功率较大的超声电机，不过通常都是将若干个超声电机(或定转子组件)同轴串联而成。如：技术专利US4937488A所提出的串联超声电机(由双定转子串联而成)以及技术专利CN101702592A所提出的一种新的双定转子阶梯轴结构盘状行波超声电机，这种串联的旋转型行波超声电机的最大输出功率小于15W；另外，我公司在2018年公开的一种串联结构超声电机，专利号CN208369491U，是一种可以同轴串联n个定转子组件的旋转型行波超声电机，目前转化成实际产品的CSX76S3
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C2型和CSX76S3
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C4型产品的最大输出功率也分别只有20W和40W，最大输出转矩分别为2.4N.m和5N.m，其中CSX76S3
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C4型超声电机的本体轴向尺寸已达70mm，空间包络尺寸已经变得较大。对于某些机械臂关节作动、太阳翼/天线帆板的展开等应用场合，不仅要求电机结构尺寸较小；输出转矩更大，通常高达几十牛米；输出转速更低，通常1
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/s以下，而且要求定位精度达角秒级别，显然，现有技术下的旋转型行波超声电机尚无法完全满足上述要求，存在应用瓶颈。
[0003]根据GB/T 38337
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2019超声波电动机及其驱动控制器通用技术条件可知，超声电机的工作区可划分成长时工作区、短时工作区和非工作区，其中：长时工作区，在超声电机寿命期内，以S3工作制(≤50％)工作，可连续运行和使用；短时工作区，在超声电机寿命期内，以S3工作制(≤40％)工作，可断续运行和使用；非工作区，根据工况又可分为两个区域，一是在允许的最大工作转矩内，输出转速低于允许的最低工作转速的区域，二是输出转矩在允许的最大工作转矩和最大转矩(堵转转矩)之间任意转速的区域，在超声电机寿命期内，不准许使用。在非工作区，尤其是输出转矩在允许的最大工作转矩和最大转矩(堵转转矩)之间任意转速的区域，一旦使用到最大转矩(即堵转转矩，转速为零)，超声电机定转子接触面会出现严重的破坏，导致超声电机的输出性能急剧下降，主要表现是超声电机在额定供电状态下，输出转速下降、负载能力下降，电机输出稳定性下降。
[0004]而现有技术中，超声电机都是通过限制超声电机的工作频率范围来限制超声电机的输出转速或者通过热敏电阻检测超声电机内部定子上的温度自动补偿超声电机的温漂频率，以防止超声电机工作在共振频率下造成电机的损坏。超声电机自身不具备自我保护
的功能，电机在使用过程中，只能通过人为控制负载不超过允许的最大工作力矩，在人为操作失误(比如加载的负载超过允许的最大工作力矩时)以及输出端的系统突然因某种故障卡死，超声电机会出现堵转，破坏超声电机定转子之间的摩擦接触面。
[0005]因此，亟需一种具有自我保护功能的超低速、超大转矩且输出角分辨率更高更稳定的超声电机。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供一种具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机及其实施方式，电机输出力矩更大、输出转速更低、输出角分辨率更高更稳定，且能自我保护，不仅可以防止定转子摩擦接触面遭到破坏，还可以防止谐波减速器遭到损坏。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，包括超声电机组本体、垫片、谐波减速器、电机轴、编码器支架和高精度编码器组件，
[0009]垫片套设在超声电机组本体的输出轴上，谐波减速器套设在超声电机组本体的外壳上，电机轴穿设超声电机组本体，定义超声电机组本体靠近的电机轴的端部为顶端，在电机轴的底端顺次套设编码器支架、高精度编码器组件；
[0010]所述垫片、谐波减速器、编码器支架以及高精度编码器组件由超声电机组本体向电机轴的底端顺次排布；
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述超声电机组本体包括定子座、轴承端盖、第二轴承、定子组件、定子压盖、第一轴承、柔性转子组件、转子轴、预压力调整垫片、辅助调整垫片、输入摩擦盘、输出摩擦盘组件、输出轴、预压力调整螺母、外壳和第三轴承，在靠近电机轴底端的外壳中心开设与电机轴同轴心的螺纹孔，预压力调整螺母上嵌设第三轴承，并套设在外壳中心开设的螺纹孔内；
[0012]输出轴与输出摩擦盘组件同轴固联，并与电机轴同轴心穿设嵌设在预压力调整螺母上的第三轴承；
[0013]定子座中心开设与电机轴同轴心的轴承孔，且轴承孔深度为第一轴承厚度的1/2
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4/5，第一轴承嵌设在定子座中心开设的轴承孔内，转子轴与电机轴同轴心穿设定子座和第一轴承；
[0014]在定子座表面还布设定子组件，定子组件内环上表面覆设定子压盖，柔性转子组件、输入摩擦盘顺次布设于定子组件表面，并套设在转子轴上。
[0015]所述定子组件包括柔性印制板、压电陶瓷片以及定子，且柔性印制板、压电陶瓷片以及定子同轴心由电机轴顶端至底端方向顺次套设在定子座内设的凸起圆柱上；
[0016]所述柔性转子组件包括摩擦材料、转子以及减震橡胶，且摩擦材料、转子以及减振橡胶同轴心由电机轴顶端至底端方向顺次叠设；
[0017]作为本专利技术的进一步优选，
[0018]所述转子轴，穿设第一轴承，且转子轴为中空结构，在第一轴承与转子轴之间布设预压力调整垫片，第一轴承与柔性转子组件之间布设辅助调整垫片；
[0019]作为本专利技术的进一步优选，
[0020]在定子座上靠近电机轴顶端的止口端上布设轴承压盖，且在轴承压盖内侧同轴心
布设第二轴承；
[0021]在转子的内腹板表面布设输入摩擦盘，且输入摩擦盘与转子轴固联；
[0022]在输入摩擦盘表面叠设输出摩擦盘组件，输出摩擦盘组件包括输出摩擦盘和摩擦片，输出摩擦盘的内腹板固设在穿设第三轴承的输出轴上；
[0023]作为本专利技术的进一步优选，
[0024]所述超声电机组本体包含两个摩擦副，其中定子组件的齿面与柔性转子组件的摩擦材料表面构成第一摩擦副，为超声电机驱动摩擦副，输入摩擦盘的外圈圆环表面与输出摩擦盘组件的摩擦片表面构成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，包括超声电机组本体、垫片、谐波减速器、电机轴、编码器支架和高精度编码器组件，其特征在于：垫片套设在超声电机组本体的输出轴上，谐波减速器套设在超声电机组本体的外壳上，电机轴穿设超声电机组本体，定义超声电机组本体靠近的电机轴的端部为顶端，在电机轴的底端顺次套设编码器支架、高精度编码器组件；所述垫片、谐波减速器、编码器支架以及高精度编码器组件由超声电机组本体向电机轴的底端顺次排布。2.根据权利要求1所述的具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，其特征在于：所述超声电机组本体包括定子座、轴承端盖、第二轴承、定子组件、定子压盖、第一轴承、柔性转子组件、转子轴、预压力调整垫片、辅助调整垫片、输入摩擦盘、输出摩擦盘组件、输出轴、预压力调整螺母、外壳和第三轴承，在靠近电机轴底端的外壳中心开设与电机轴同轴心的螺纹孔，预压力调整螺母上嵌设第三轴承，并套设在外壳中心开设的螺纹孔内；输出轴与输出摩擦盘组件同轴固联，并与电机轴同轴心穿设嵌设在预压力调整螺母上的第三轴承；定子座中心开设与电机轴同轴心的轴承孔，且轴承孔深度为第一轴承厚度的1/2
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4/5，第一轴承嵌设在定子座中心开设的轴承孔内，转子轴与电机轴同轴心穿设定子座和第一轴承；在定子座表面还布设定子组件，定子组件内环上表面覆设定子压盖，柔性转子组件、输入摩擦盘顺次布设于定子组件表面，并套设在转子轴上。3.根据权利要求2所述的具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，其特征在于：所述定子组件包括柔性印制板、压电陶瓷片以及定子，且柔性印制板、压电陶瓷片以及定子同轴心由电机轴顶端至底端方向顺次套设在定子座内设的凸起圆柱上；所述柔性转子组件包括摩擦材料、转子以及减震橡胶，且摩擦材料、转子以及减振橡胶同轴心由电机轴顶端至底端方向顺次叠设。4.根据权利要求3所述的具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，其特征在于：所述转子轴，穿设第一轴承，且转子轴为中空结构，在第一轴承与转子轴之间布设预压力调整垫片，第一轴承与柔性转子组件之间布设辅助调整垫片。5.根据权利要求4所述的具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，其特征在于：在定子座上靠近电机轴顶端的止口端上布设轴承压盖，且在轴承压盖内侧同轴心布设第二轴承；在转子的内腹板表面布设输入摩擦盘，且输入摩擦盘与转子轴固联；在输入摩擦盘表面叠设输出摩擦盘组件，输出摩擦盘组件包括输出摩擦盘和摩擦片，输出摩擦盘的内腹板固设在穿设第三轴承的输出轴上。6.根据权利要求2所述的具有自我保护功能的大转矩、高精度超声电机，其特征在于：所述超声电机组本体包含两个摩擦副，其中定子组件的齿面与柔性转子组件的摩擦材料表面构成第一摩擦副，为超声电机驱动摩擦副，输入摩擦盘的外圈圆环表面与输出摩擦盘组件的摩擦片表面构成第二摩擦副，为力矩保护装置摩擦副；所述的力矩保护装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨淋，杨模尖，赵淳生，
申请(专利权)人：南京航达超控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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