调心式双振子行波型超声波电机制造技术

一种调心式双振子行波型超声波电机，包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，动子安装在输出轴上，输出轴通过轴承安装在固定底座和端部座板上，振子有二个，分别安装在动子的两侧，振子外侧端面上粘贴有压电元件，振子内侧端面与动子的端面紧密接触，构成双面摩擦驱动，其特殊之处是，在振子外侧端面中心有一个球面凹坑，在振子与固定底座及端部座板之间安装有调心基座，调心基座上有与振子上的球面凹坑相配合的球面，在固定底座和端部座板上还分别安装有与振子相配合的导向限位螺钉；优点在于，利用调心基座对振子自动进行调整，使振子与动子接触面的预压力均匀分布，提高了超声波电机的稳定输出性能，延长了超声波电机的使用寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种超声频压电驱动装置，特别涉及一种调心式双振子行波型超声波电机。
技术介绍
超声波电机是20世纪80年代发展起来的一种全新概念的微特电机。其工作原理是利用压电材料的逆压电效应，激发振子在超生频段内的微幅振动，并通过振子与动子之间的摩擦作用将振动转换成动子的直线或旋转运动，输出功率，驱动负载。超声波电机与传统的电磁电机相比，它具有结构简单、灵活、运动形式多样、断电自锁、惯性小、响应快、控制特性好等特性。同时，超声波电机还具有低速、扭矩/体积比大的优点。在现有技术中，旋转行波型超声波电机由壳体、端盖、输出轴及一个振子和一个动子构成，振子相当于普通电动机的定子，动子相当于普通电动机的转子，在振子一侧的端面上粘贴有由两组压电陶瓷片构成的圆环形的压电元件，振子另一侧的端面与动子的一个端面紧密接触，形成摩擦驱动 面。将高频、交变sin、cos信号施加于压电元件上，就激发出驱动振子弹性体的弯曲振动行波，当弯曲行波在振子的圆周上传播时，振子圆周上的任一质点在一个周期内的轨迹都是椭圆形，且椭圆旋转方向为逆时针。由于动子紧压在振子表面并与波峰接触，且振子各波峰处粒子旋转方向相同，因而动子就在摩擦力的驱动下逆着行波传播方向运动，将振子表面质点的微观椭圆运动转化为动子的宏观运动，最终，实现超声波电机的旋转运动。当行波传播方向改变时，质点微观椭圆轨迹也同时换向，动子沿相反的方向运动。这种超声波电机存在的主要问题是，摩擦驱动面为单个面，因而驱动力矩小，在一定程度上限制了其应用。中国专利“CN202231635U”公开了一种“双振子并联式行波型超声波电机”。它包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，它在动子的两侧分别安装有一个振子，构成双振子行波型超声波电机。该超声波电机在每个动子的两侧都设置一个摩擦驱动面，形成双面驱动，增大了驱动力矩，提高了超声波电机的功率。但超声波电机的额定功率通常都比较小，一般只有几瓦。由于机械加工中不可避免的加工误差和装配中产生的偏差，常会导致振子与动子的接触界面预压力分布不均，进而导致超声波电机的空载速度波动率上升、稳定输出性能下降、寿命降低等问题。因此，如何使转子与动子接触面的预压力均匀分布，提高超声波电机的输出性能和稳定性，进一步提高超声波电机的使用寿命是人们关心、并需要解决的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有超声波电机存在的稳定输出性能差、使用寿命短的问题，提供一种稳定输出性能好、使用寿命长的调心式双振子行波型超声波电机。本技术包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，动子安装在输出轴上，输出轴通过轴承安装在固定底座和端部座板上，振子有二个，分别安装在动子的两侧，振子外侧端面上粘贴有压电元件，振子内侧端面与动子的端面紧密接触，构成双面摩擦驱动，其特殊之处是，在振子外侧端面中心有一个球面凹坑，在振子与固定底座及端部座板之间安装有调心基座，调心基座上有与振子上的球面凹坑相配合的球面，以调节振子与动子接触面上的预压力，在固定底座和端部座板上还分别安装有与振子相配合的导向限位螺钉。在端部座板的外圆周上有若干个凸起，在固定底座的一侧有若干个与端部座板上的凸起相配合的凹槽，对端部座板起到导向限位作用。本技术的优点在于，在固定底座、端部座板与振子之间安装调心基座，利用调心基座上的球面及振子外侧端面中心的球面凹坑对加工误差和装配中产生的偏差自动进行调整，确保振子与动子的接触面均匀接触，从而使振子与动子接触面的预压力均匀分布，提高了超声波电机的稳定输出性能，降低了超声波电机的空载速度波动率，进而延长了超 附图说明图I是本技术的结构示意图；图2是图I的右视图；图3是本技术振子的结构示意图；图4是图3的左视图；图5是图3的右视图；图6是本技术调心基座的结构不意图；图7是图6的左视图；图8是本技术固定底座的结构不意图；图9是图8的右视图；图10是本技术端部座板的结构示意图；图11是图10的左视图。具体实施方式如附图所示，本技术包括固定底座I、端部座板10、振子7、动子9及输出轴4，动子9为圆形，其两侧端面向内凹，端面的外缘为圆环形，该圆环形端面为动子9的工作表面，动子9通过平键11安装在输出轴4上，并可在输出轴4上做微量轴向移动，输出轴4通过轴承12安装在固定底座I和端部座板10上；在输出轴4的输出端安装有锁紧圈5，在输出轴4上、端部座板10的外侧安装有弹簧16，所述的弹簧16为一对碟状弹簧片，一对碟状弹簧片相对设置，即二个碟状弹簧片扣在一起，弹簧16用垫圈15和螺母14固定在输出轴4上，在弹簧16与轴承12之间还安装有套筒13，弹簧16和螺母14组成预压力调整装置，通过调整螺母14改变弹簧16的变形量，调整端部座板10的轴向位置，进而调整振子7与动子9之间的预压力；振子7有二个，分别安装在动子9的两侧，在振子7外侧端面上粘贴有由两组压电陶瓷片构成的圆环形的压电元件8，在振子7内侧端面上有一圈凸齿7a，以便于在不提高振子弯曲刚度、固有频率的情况下，有效增大振子7圆周方向的振幅；所述的凸齿7a为内侧小、外侧大的扇形，凸齿7a在振子7上构成圆环形工作表面,振子7内侧端面与动子9的端面紧密接触，即振子7上由凸齿7a构成的圆环形工作表面与动子9上的圆环形工作表面紧密接触，形成摩擦驱动面，并由二个振子7构成双面摩擦驱动，驱动动子9旋转，动子9通过输出轴4输出动力，构成双振子行波型超声波电机；在振子7上有一个导向限位孔7c，在振子7外侧端面中心有一个球面凹坑7b，在振子7与固定底座I及端部座板10之间安装有调心基座2，调心基座2用内六角圆柱头螺钉3固定在固定底座I及端部座板10上，调心基座2上有与振子7上的球面凹坑7b相配合的球面2a，以调节振子7与动子9接触面上的预压力，振子7上的球面凹坑7b与调心基座2上的球面2a相接触，在提供预压力时振子7可根据动子9的接触面位置而自动调整位置，达到振子7与动子9的均匀接触，保证振子7与动子9接触面上的压力均匀一致，从而提高超声波电机的性能稳定性；在固定底座I和端部座板10上还分别安装有导向限位螺钉6，导向限位螺钉6的钉帽伸入到振子7上的导向限位孔7c中，与振子7上的导向限位孔7c相配合，导向限位螺钉6允许振子7有轴向微小偏转，不允许振子7与固定底座I和端部座板10之间发生径向转动；在端部座板10的外圆周上有四个凸起10a，在固定底座I的一侧有四个凹槽la，凹槽Ia与端部座板10上的凸起IOa相配合，即凸起IOa伸入到凹槽Ia中，对端部座板10起到导向限位作用，保证端部座板10与固定底座I之间不发生转动，从而保证两个振子7不发生相对转 动，并且端部座板10可进行微量的轴向移动，进而调整超声波电机预压力的大小。本技术的驱动方式及工作原理与现有技术相同，振子7的工作模态为两正交的面外弯曲模态，在正弦、余弦信号同时激励下，振子7体表面质点的运动轨迹为椭圆，表面形成行波，依靠摩擦驱动动子9旋转。权利要求1.一种调心式双振子行波型超声波电机，它包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，动子安装在输出轴上，输出轴通过轴承安装在固定底座和端部座板上，振子有二个，分别安装在动子的两侧，振子外侧端面上粘贴有压电元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调心式双振子行波型超声波电机，它包括固定底座、端部座板、振子、动子及输出轴，动子安装在输出轴上，输出轴通过轴承安装在固定底座和端部座板上，振子有二个，分别安装在动子的两侧，振子外侧端面上粘贴有压电元件，振子内侧端面与动子的端面紧密接触，构成双面摩擦驱动，其特征在于，在振子外侧端面中心有一个球面凹坑，在振子与固定底座及端部座板之间安装有调心基座，调心基座上有与振子上的球面凹坑相配合的球面，在固定底座和端部座板上还分别安装有与振子相配合的导向限位螺钉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏祥，田东阁，李治辰，何勍，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：实用新型
国别省市：