专利名称：小型直线超声电机的制作方法
技术领域：
本发明的小型直线超声电机属微电机领域中的超声电机。
背景技术：
超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动的新型微电机。直线超声电机属于驻波型超声电机的一种。该种电机除具有超声电机所具有的结构紧凑、运行安静、具有较大的推力/体积比、易于定位及调速控制等优点外，还具有结构简单、通过楔块压紧的方式安装压电陶瓷，定、动子间预紧力可调、安装方便等特点。
发明说明本发明的目的在于研制出一种结构更简单、体积更小、效率高、推力大、安装方便，应用范围更加广泛的新型的小型直线超声电机。
为实现上述目的，本小型直线超声电机对定子进行了结构优化设计，从而进一步减小了电机的尺寸，提高了电机的工作效率。电机主要由定子，壳体、和动子组成。其特点是定子是由两个层叠式压电陶瓷分别通过楔块压紧在弹性体上，弹性体通过两端套有弹簧的支撑螺钉安装在壳体上，螺钉上的弹簧用于调整预压力；与两个层叠式压电陶瓷相对应的两个驱动足粘接在弹性体上的二阶弯振峰值位置与动子接触；电机壳体分为内外壳体，外壳体将内壳体包装起来，在壳体外沿分别开两个安装孔。
本发明与现有技术相比，具有结构更加简单、紧凑、体积更小、安装更加方便等特点，应用范围更广，更适合于小型、精密机械的驱动装置。
图1是小型直线超声电机的定子结构示意图。
图2是小型直线超声电机组成示意图。
上述图中的标号名称1、安装孔，2、外壳体，3、内壳体，4、驱动足，5、层叠式压电陶瓷，6、楔块，7、定子弹性体，8、支撑螺钉，9、弹簧，10、螺母，11、动子
具体实施例方式本发明是基于利用压电陶瓷片压电效应激出定子的一阶纵振、和二阶弯振模态而研制成的新型直线型超声电机。它主要是由定子、壳体和动子组成。图1是本发明的定子结构示意图。由图可知，定子由层叠式压电陶瓷5通过两个楔块6压紧在弹性体7上。弹性体7为矩形板状，底部两边分别开有用于压入楔块6的楔形槽，确保压入楔块后自锁；弹性体7两侧呈凸台状中间开槽穿过支撑螺钉8，套在支撑螺钉8上的弹簧9用于安装时调整电机驱动足4与接触面之间的预压力。两个驱动足材料选用氧化铝陶瓷粘结固定在定子的二阶弯振峰值位置。定子弹性体的结构尺寸经有限元优化设计确定，可确保电机定子的一阶纵振和二阶弯振的频率一致性。采用楔块式夹紧压电陶瓷可提供较大的压电陶瓷的预压力，能有效改善压电陶瓷的应力分布状况，使激振效率更高。本电机定子采用内外壳体固定，安装时只需将定子压紧在动子11上，再通过壳体上的安装孔固定即可，安装方便可靠，如图2所示。
层叠式压电陶瓷可以在较小电压下产上较大振幅，充分利用了压电陶瓷的d33效应，相比以往的直线超声电机采用的d31效应，压电效应提高了3倍以上。当两个层叠式压电陶瓷分别通以同频相位相差90度的正弦交流电，可有效激发出定子的一阶纵振和二阶弯振，这两个振动的合成会在两个驱动足上产生同向的椭圆运动。正是这个椭圆运动，加上弹簧9所提供的预压力，使得驱动足和动子11间产生摩擦力，推动动子11做直线运动。当交换这两相正弦信号时，驱动足上所产生的椭圆运动反向，推动动子11做反向运动。
权利要求
1.一种小型直线超声电机，包括定子，壳体和动子，其特征在于，所述定子由两个层叠式压电陶瓷(5)分别通过楔快(6)压紧在弹性体(7)上，弹性体(7)通过两端套有弹簧(9)的支撑螺钉(8)安装在壳体上，与两个层叠式压电陶瓷(5)相对应的两个驱动足(4)粘接在弹性体(7)上的二阶弯振峰值位置与动子(11)接触。
2.根据权利要求1所述的小型直线超声电机，其特征在于，弹性体(7)为矩形板状，底部开有与安装楔块(6)相对应的两个楔形槽，两侧开有用于安装支撑螺钉(8)的槽。
3.根据权利要求1或2所述的小型直线超声电机，其特征在于，壳体由外壳体(2)将内壳体(3)包装在内，外壳体(2)两端外沿分别开有安装孔。
全文摘要
一种小型直线超声电机，属于微电机领域。其构成是定子、壳体和动子。定子是在弹性体(7)上粘接驱动足(4)，层叠式压电陶瓷(5)通过楔形块(6)压紧在弹性体(7)上。弹性体(7)通过支撑螺钉(8)安装在壳体上，支撑螺钉上的弹簧(9)用于调整预压力。壳体分为内壳体(2)和外壳体(3)。当超声频域内一定的交流电压施加到压电陶瓷(5)上时，弹性体(7)产生一阶纵振和二阶弯振带动驱动足(4)做椭圆运动，当动子(11)压在驱动足上，就可以产生相应的推力，推动动子(11)做直线运动。该电机除具有一般超声电机的系列优点外，相比先前的直线超声电机具有体积更小，输出推力更大，安装方便，可靠性高等优点。
文档编号H02N2/02GK1652447SQ20051003764
公开日2005年8月10日 申请日期2005年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者赵淳生, 许海 申请人:南京航空航天大学