瓷片组9，所述定子基体3为圆柱状金属体，所述圆柱状金属体圆周表面均匀设有多个肋板，所述肋板表面中间位置开设有椭圆形槽12，所述弯振压电陶瓷片组10固定在肋板两侧，所述纵振压电陶瓷片组9固定在两个肋板之间的定子基体3上；所述转子组件包括摩擦材料4、预压力装置和转子5，所述摩擦材料4设置在定子组件和转子5之间，所述设置在定子组件两端的转子5外侧分别设有预压力装置。
[0013]所述椭圆形槽12为足球场形状设置。
[0014]由肋板两侧粘贴的弯振压电陶瓷片激发肋板的2阶弯曲振动模态，从而诱发定子的2阶扭转振动模态。粘贴在定子中间圆柱体侧面的纵振压电陶瓷片激发出定子的1阶纵向振动模态；扭转振动和纵向振动的最大振幅都在定子的端面上。
[0015]作为本发明的进一步优选，所述预压力装置包括硅橡胶辅助压件7和硅橡胶弹簧6，所述硅橡胶辅助压件7和硅橡胶弹簧6由外至内依次设置在转子5外侧；
作为本发明的进一步优选，所述预压力装置通过锁紧螺母8紧固于转动轴1上；
作为本发明的进一步优选，所述圆柱状金属体圆周表面均匀设有4个肋板，所述圆柱状金属体的顶部与底部分别设有4个齿形凸块，所述齿形凸块与肋板的高度相同；此种设置能够及时排除定、转子5工作期间产生的摩擦碎肩，保持电机工作稳定。
[0016]作为本发明的进一步优选，所述肋板的长度大于圆柱状金属体的高度。
[0017]图4是本发明提出的肋板位移型纵扭复合超声电机定子的工作模态。在图，1指的是定子的1阶纵振模态振型，2为定子的2阶扭振模态振型。
[0018]图5-图6所示:本发明的肋板位移型纵扭复合超声电机的的激励方式为:当肋板两侧弯振陶瓷片的极化方向相同且分布所有肋板上的极化方向呈顺时针或逆时针，用两个相位分别为Φ和Φ±90°的正弦信号同时激励弯振压电陶瓷片组10和纵振压电陶瓷片组9。当肋板两侧弯振陶瓷片的极化方向相反时，利用三个正弦信号来激励，其中定子肋片两侧的弯振压电陶瓷片组10上分别施加相位为Φ和Φ+180。的正弦信号，定子中间圆柱体侧面所粘贴纵振压电陶瓷片组9上施加相位为Φ ±90°的正弦信号。其中定子肋板上的弯振压电陶瓷片组10激励出肋板的1阶弯曲振动模态，由于肋板与中间圆柱体为一刚性整体，该弯曲振动模态经过转换能激发出中间圆柱体的2阶扭转振动模态，从而使定子整体呈现出2阶扭转振动模态；定子中间圆柱体侧面上的纵振压电陶瓷片组9激励出中间圆柱体的1阶纵向振动模态，使定子整体呈现出1阶纵向振动模态，该2阶扭转振动模态和1阶纵向振动模态的合成使得定子端面质点形成椭圆轨迹驱动转子5旋转。
[0019]为了使电机能稳定工作，必须保证定子中的2阶扭转振动模态和1阶纵向振动模态的频率一致性，即这两个模态的频率差要控制在一定范围内(该频率差在本电机设计中考虑为100Hz)，为了实现这个目的，每个肋板外侧中间均设置有足球场型槽，该足球场型槽对定子纵振模态频率影响大，对定子扭转振动模态频率影响小，可通过改变该槽的尺寸来调整定子纵振模态与定子扭转模态的频率一致性。
[0020]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种肋板位移型纵扭复合超声电机，包括轴承、定子组件和转子组件，所述定子组件两端分别设有转子组件，且定子组件及转子组件同轴套接在转动轴上，所述定子组件与转动轴接触两侧分别设有轴承，其特征在于:所述定子组件包括定子基体、弯振压电陶瓷片组和纵振压电陶瓷片组，所述定子基体为圆柱状金属体，所述圆柱状金属体圆周表面均匀设有多个肋板，所述肋板表面中间位置开设有椭圆形槽，所述弯振压电陶瓷片组固定在肋板两侧，所述纵振压电陶瓷片组固定在两个肋板之间的定子基体上；所述转子组件包括摩擦材料、预压力装置和转子，所述摩擦材料设置在定子组件和转子之间，所述设置在定子组件两端的转子外侧分别设有预压力装置。2.根据权利要求1所述的肋板位移型纵扭复合超声电机，其特征在于:所述预压力装置包括硅橡胶辅助压件和硅橡胶弹簧，所述硅橡胶辅助压件和硅橡胶弹簧由外至内依次设置在转子外侧。3.根据权利要求2所述的肋板位移型纵扭复合超声电机，其特征在于:所述预压力装置通过锁紧螺母紧固于转动轴上。4.根据权利要求3所述的肋板位移型纵扭复合超声电机，其特征在于:所述圆柱状金属体圆周表面均匀设有4个肋板，所述圆柱状金属体的顶部与底部分别设有4个齿形凸块，所述齿形凸块与肋板的高度相同。5.根据权利要求4所述的肋板位移型纵扭复合超声电机，其特征在于:所述肋板的长度大于圆柱状金属体的高度。
【专利摘要】本发明涉及一种肋板位移型纵扭复合超声电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件两端分别设有转子组件，且定子组件及转子组件同轴套接在转动轴上，定子组件与转动轴接触两侧分别设有轴承，定子组件包括定子基体、弯振压电陶瓷片组和纵振压电陶瓷片组，定子基体为圆柱状金属体，圆柱状金属体圆周表面均匀设有多个肋板，弯振压电陶瓷片组固定在肋板两侧，纵振压电陶瓷片组固定在两个肋板之间的定子基体上；转子组件包括摩擦材料、预压力装置和转子，摩擦材料设置在定子组件和转子之间，设置在定子组件两端的转子外侧分别设有预压力装置；本发明使电机具有良好的可控性，电机定子结构更简单，可操作性强，为其应用及产业化打下了良好的基础。
【IPC分类】H02N2/10, H02N2/12
【公开号】CN105305875
【申请号】CN201510777599
【发明人】杨淋, 陈翔宇, 朱星星
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月16日