一种旋转型行波超声电机及其定子与转子预紧方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压电超声电机领域。
【背景技术】
[0002]超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中产生超声频段内的振动，在弹性体表面形成具有特定轨迹的质点运动，通过定子与动子之间的摩擦親合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动的一种微特电机。旋转型超声波电机与传统电机相比具有低速大转矩、响应速度快、无电磁干扰、断电自锁等优点。但是，随着航天领域技术的不断发展，超声电机相比于传统电机的一些优点还需不断提高。因此研制出结构紧凑、重量更轻的旋转型超声电机具有十分重要的意义。
[0003]公开号为202111634U，公开日为2012年01月11日，专利名称为“螺母调节预压力的旋转型行波超声电机”的发明专利在输出轴上加工有一段螺纹，通过旋转预紧螺母将固联在转轴上的转子向定子的方向拉紧，通过控制预紧螺母在转轴的中心线沿定子的方向移动距离控制定子与转子之间的正压力。对正压力的调节需先取下锁紧螺母，调节预紧螺母，再旋上锁紧螺母。这种正压力的调节方式简单:虽不需要拆卸整个超声电机，但是通过螺母调节预紧力，不断地对锁紧螺母和预紧螺母的拆装会影响超声电机的精度；如果拧紧力过大往往会导致螺母疲劳失效以致预紧失效；再之，通过螺母调节预紧力虽然调节方法简单，但是这是牺牲超声电机质量的前提下进行的，因为预紧螺母与锁紧螺母带给超声电机在质量上和体积上的影响是不可忽略不记的。公开号为2017423241]，公开日为2011年02月09日，专利名称为“旋转型行波超声电机”的不足之处在于:超声电机的外壳与底座通过螺栓连接，预紧力通过上轴承施加到转子上，定子和转子之间通过正压力产生转动所需摩擦力。通过在转轴突肩处与上轴承之间放置一定数量的垫片来调整正压力的大小。一方面，由于垫片本身具有弹性变形，所以难以掌握垫片的厚度，不能精确地控制预紧力的大小；另一方面，很难保证均匀的施加正压力，因为在拧紧底座与外壳之间的联接螺栓时，很难保证它们的拧紧力完全相同。螺栓在超声电机长期运转后会产生松脱落，对正压力的施加也有不良影响。现有旋转型行波超声电机的预紧力的施加方式为:通过拧紧外壳和底座之间的连接螺栓来施加预压力，超声电机中预紧力的传递为外壳、转轴、转子、定子，这就限制了外壳和底座的尺寸，导致超声电机的外壳和底座过重。为减轻外壳质量，需优化预紧加载方式。因此，设计预紧力控制更可靠、结构更加紧凑、重量轻的旋转型行波超声电机具有重大意义。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有超声电机预紧力调节所存在的问题，提出了一种旋转型行波超声电机及其定子与转子预紧方法。
[0005]—种旋转型行波超声电机，它包括转轴、转子、定子、压电陶瓷、底座和外壳，所述外壳与底座固定连接，定子安装在底座上，压电陶瓷粘贴在定子下表面，压电陶瓷的引线通过底座与外壳之间预留的缝隙引出，转子安装在转轴上，转子下端面粘贴有摩擦材料并与定子的表面接触，所述转轴顶部通过上轴承安装在外壳端盖上，转轴下端通过下轴承固定在底座上，它还包括预紧垫片和弹性挡圈，转轴的下端开有两个环形槽，所述预紧垫片和弹性挡圈分别安装在两个环形槽中，且预紧垫片与下轴承的底部紧贴。
[0006]—种旋转型行波超声电机，它包括转轴、转子、定子、压电陶瓷、底座和外壳，所述外壳与底座固定连接，定子安装在底座上，压电陶瓷粘贴在定子下表面，压电陶瓷的引线通过底座与外壳之间的缝隙引出，转子安装在转轴上，转子下端面粘贴有摩擦材料并与定子的表面接触，所述转轴顶部通过球形轴肩与转子连接，通过上轴承安装在外壳端盖上，转轴下端通过下轴承固定在底座上，它还包括预紧垫片和弹性挡圈，转轴的下端开有两个环形槽，所述预紧垫片和弹性挡圈分别安装在两个环形槽中，且预紧垫片与下轴承的底部紧贴。
[0007]—种旋转型行波超声电机定子与转子预紧方法，它是基于下述旋转型行波超声电机实现的，所述旋转型行波超声电机包括转轴、转子、定子、压电陶瓷、底座和外壳，所述外壳与底座固定连接，定子安装在底座上，压电陶瓷粘贴在定子下表面，压电陶瓷的引线通过底座与外壳之间的缝隙引出，转子安装在转轴上，转子下端面粘贴有摩擦材料并与定子的表面接触，所述转轴顶部通过上轴承安装在外壳端盖上，转轴下端通过下轴承固定在底座上，所述预紧方法为:转轴下端通过切槽安装预紧垫片和弹性挡圈，预紧垫片紧靠下轴承的内测安装，弹性挡圈通过切槽紧靠于预紧垫片的下方，对预紧垫片进行封闭，弹性挡圈通过预紧垫片对下轴承施力，通过转轴作用在转子上。
[0008]—种旋转型行波超声电机定子与转子预紧方法，它是基于下述旋转型行波超声电机实现的，所述旋转型行波超声电机包括转轴、转子、定子、压电陶瓷、底座和外壳，所述外壳与底座固定连接，定子安装在底座上，压电陶瓷粘贴在定子下表面，压电陶瓷的引线通过底座与外壳之间的缝隙引出，转子安装在转轴上，转子下端面粘贴有摩擦材料并与定子的表面接触，所述转轴顶部通过球形轴肩与转子连接，转轴下端通过下轴承固定在底座上，所述预紧方法为:转轴下端通过切槽安装预紧垫片和弹性挡圈，预紧垫片紧靠下轴承的内测安装，弹性挡圈通过切槽紧靠于预紧垫片的下方，对预紧垫片进行封闭，弹性挡圈通过预紧垫片对下轴承施力，通过转轴作用在转子上。
[0009]有益效果:本发明结构简单，重量轻。本发明超声电机解除了原有超声电机预紧力对外壳和底座的限制，可以对外壳和底座进行进一步的结构和材料的优化，从而达到轻量化。用弹性挡圈预紧，预紧可靠，不会松脱:转轴上加工一段环形槽，通过安装弹性挡圈对预紧垫片封闭，使其结构内受力构成一个封闭系统，弹性挡圈通过预紧垫片对下轴承施力，通过转轴作用在转子上，从而定子与转子之间获得正压力。
【附图说明】
[0010]图1为现有旋转型行波超声电机的结构示意图；
[0011]图2为【具体实施方式】一和【具体实施方式】五所述的旋转型行波超声电机的结构示意图；
[0012]图3为【具体实施方式】三和【具体实施方式】七所述的旋转型行波超声电机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]【具体实施方式】一、结合图2说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的一种旋转型行波超声电机包括转轴1、转子4、定子6、压电陶瓷7、底座8和外壳3，所述外壳3与底座8固定连接，定子6安装在底座8上，压电陶瓷7粘贴在定子6下表面，压电陶瓷7的引线通过底座8与外壳3之间的缝隙引出，转子4安装在转轴I上，转子4下端面粘贴有摩擦材料5并与定子6的表面接触，所述转轴I顶部通过上轴承2安装在外壳3端盖上，转轴I下端通过下轴承9固定在底座8上，它还包括预紧垫片10和弹性挡圈11，转轴I的下端开有两个环形槽，所述预紧垫片10和弹性挡圈11分别安装在两个环形槽中，且预紧垫片10与下轴承9的底部紧贴。
[0014]本实施方式采用在转轴I上加工一段环形槽的方式，切槽的深度及宽度由所给要求计算得出，通过安装弹性挡圈11对预紧垫片10封闭，使其结构内受力构成一个封闭系统，弹性挡圈11通过预紧垫片10对下轴承9内侧施力，通过底座8与转轴I作用在转子上，从而定子6与转子4之间的正压力随着预紧垫片10的厚度与数量的增大而增大，获得的预紧力就越大，预紧力的大小控制可以通过弹性力学计算和反复试验确定。
[0015]【具体实施方式】二、结合图3说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的一种旋转型行波超声电机包括转轴1、转子4、定子6、压电陶瓷7、底座8和外壳3，所述外壳3与底座8固定连接，定子6安装在底座8上，压电陶瓷7粘贴在定子6下表面，压电陶瓷7的引线通过底座8与外壳3之间的缝隙引出，转子4安装在转轴I上，转子4下端面粘贴有摩擦材料5并与定子6的表面接触，所述转轴I顶部通过球形轴肩与转子4连接，通过上轴承2安装在外壳3端盖上，转轴I下端通过下轴承9固定在底座8上，它还包括预紧垫片10和弹性挡圈11，转轴I的下端开有两个环形槽，所述预紧垫片10和弹性挡圈11分别安装在两个环形槽中，且预紧垫片10与下轴承9的底部紧贴。
[0016]本实施方式在转轴I上设计一个球面轴肩从而保证转子连同转轴相对于定子可以自动找中心，相对于双端支撑超声电机可以克服两个轴承由于误差而不同心的问题，从而最大限度地保证定转子接触界面上压力的均匀分布，解决原有超声电机在安装过程中轴线会偏离理想轴线的问题，去掉了上轴承，转轴的设计也有所突破。
[0017]【具体实施方式】三、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的一种旋转型行波超声电机的区别在于，定子6与转子4之间为锥面接触。
[0018]本实施方式中，定子6与转子4之间的接触采用锥面接触，且两者间的径向接触尺寸要非常小，从而能够降低噪音，提高能量的转换效率。由于本发明利用弹性挡圈11和预紧垫片10通过下轴承9对转子4和定子6施加正压力，而不是像公开号为201742324U，公开日为2011年02月09日，专利名称为“旋转型行波超声电机”中，外壳与底座通过螺栓连接，并通过上轴承将预紧力施加到转子上，为定子和转子之间提供传动所需的正压力。因此，超声电机的外壳和底座在不受传递正压力约束的条件下，质量可以更加轻量化，