轮形结构螺纹副驱动型超声电机及其激励方法与流程

技术特征：
1.一种轮形结构螺纹副驱动型超声电机，由外架（1）、压电驱动器（2）、弹性轮（3）、刚性轮（4）、输出轴（5）、键（6）和4n个预紧螺钉（7）组成；所述的外架（1）为轮形结构，弹性轮（3）为具有外槽和内螺纹的螺母结构弹性体，压电驱动器（2）为4n个压电堆叠，n为整数，压电驱动器（2）内置于外架（1）中，并通过预紧螺钉（7）加压预紧于弹性轮（3）的外槽，刚性轮（4）为具有键槽（4-1）的空心螺纹轴结构刚性体，弹性轮（3）与刚性轮（4）之间通过螺纹副传动，输出轴（5）为具有键槽（5-1）的圆轴结构，刚性轮（4）与输出轴（5）之间通过键（6）传动；其特征在于：所述超声电机为一种单波长激振模式的轮形结构螺纹副驱动型超声电机，其中压电驱动器（2）为4个压电堆叠，具体为第一压电堆叠（2-1）、第二压电堆叠（2-2）、第三压电堆叠（2-3）和第四压电堆叠（2-4）；预紧螺钉（7）为4个，具体为第一预紧螺钉、第二预紧螺钉、第三预紧螺钉和第四预紧螺钉；均布于外架（1）外圆面上的4个平面用于与4个预紧螺钉（7）配合，具体为第一平面（1-1）、第二平面（1-2）、第三平面（1-3）和第四平面（1-4）；均布于弹性轮（3）外圆面上的4个外槽用于与压电驱动器（2）配合，具体为第一外槽（3-1）、第二外槽（3-2）、第三外槽（3-3）和第四外槽（3-4）；所述的第一平面（1-1）与第一预紧螺钉配合预紧第一压电堆叠（2-1）作用于弹性轮（3）的第一外槽（3-1）上，第二平面（1-2）与第二预紧螺钉配合预紧第二压电堆叠（2-2）作用于弹性轮（3）的第二外槽（3-2）上，第三平面（1-3）与第三预紧螺钉配合预紧第三压电堆叠（2-3）作用于弹性轮（3）的第三外槽（3-3）上，第四平面（1-4）与第四预紧螺钉配合预紧第四压电堆叠（2-4）作用于弹性轮（3）的第四外槽（3-4）上。2.根据权利要求1所述的轮形结构螺纹副驱动型超声电机，其特征在于：所述的第一压电堆叠（2-1）与第三压电堆叠（2-3）对称布置，第一压电堆叠（2-1）构成激振组A1，第三压电堆叠（2-3）构成激振组A2，激振组A1与激振组A2构成激振组A；第二压电堆叠（2-2）与第四压电堆叠（2-4）对称布置，第二压电堆叠（2-2）构成激振组B1，第四压电堆叠（2-4）构成激振组B2，激振组B1与激振组B2构成激振组B；激振组A与激振组B满足空间正交布置关系。3.一种轮形结构螺纹副驱动型超声电机，由外架（1）、压电驱动器（2）、弹性轮（3）、刚性轮（4）、输出轴（5）、键（6）和4n个预紧螺钉（7）组成；所述的外架（1）为轮形结构，弹性轮（3）为具有外槽和内螺纹的螺母结构弹性体，压电驱动器（2）为4n个压电堆叠，n为整数，压电驱动器（2）内置于外架（1）中，并通过预紧螺钉（7）加压预紧于弹性轮（3）的外槽，刚性轮（4）为具有键槽（4-1）的空心螺纹轴结构刚性体，弹性轮（3）与刚性轮（4）之间通过螺纹副传动，输出轴（5）为具有键槽（5-1）的圆轴结构，刚性轮（4）与输出轴（5）之间通过键（6）传动；其特征在于：所述超声电机为一种两波长激振模式的轮形结构螺纹副驱动型超声电机，其中压电驱动器（2）为8个压电堆叠，具体为第一压电堆叠（2-1）、第二压电堆叠（2-2）、第三压电堆叠（2-3）、第四压电堆叠（2-4）、第五压电堆叠（2-5）、第六压电堆叠（2-6）、第七压电堆叠（2-7）和第八压电堆叠（2-8）；预紧螺钉（7）为8个，具体为第一预紧螺钉、第二预紧螺钉、第三预紧螺钉、第四预紧螺钉、第五预紧螺钉、第六预紧螺钉、第七预紧螺钉和第八预紧螺钉；均布于外架（1）外圆面上的8个平面用于与8个预紧螺钉（7）配合，具体为第一平面（1-1）、第二平面（1-2）、第三平面（1-3）、第四平面（1-4）、第五平面（1-5）、第六平面（1-6）、第七平面（1-7）和第八平面（1-8）；均布于弹性轮（3）外圆面上的8个外槽用于与压电驱动器（2）配合，具体为第一外槽（3-1）、第二外槽（3-2）、第三外槽（3-3）、第四外槽（3-4）、第五外槽（3-5）、第六外槽（3-6）、第七外槽（3-7）和第八外槽（3-8）；所述的第一平面（1-1）与第一预紧螺钉配合预紧第一压电堆叠（2-1）作用于弹性轮（3）的第一外槽（3-1）上，第二平面（1-2）与第二预紧螺钉配合预紧第二压电堆叠（2-2）作用于弹性轮（3）的第二外槽（3-2）上，第三平面（1-3）与第三预紧螺钉配合预紧第三压电堆叠（2-3）作用于弹性轮（3）的第三外槽（3-3）上，第四平面（1-4）与第四预紧螺钉配合预紧第四压电堆叠（2-4）作用于弹性轮（3）的第四外槽（3-4）上，第五平面（1-5）与第五预紧螺钉配合预紧第五压电堆叠（2-5）作用于弹性轮（3）的第五外槽（3-5）上，第六平面（1-6）与第六预紧螺钉配合预紧第六压电堆叠（2-6）作用于弹性轮（3）的第六外槽（3-6）上，第七平面（1-7）与第七预紧螺钉配合预紧第七压电堆叠（2-7）作用于弹性轮（3）的第七外槽（3-7）上，第八平面（1-8）与第八预紧螺钉配合预紧第八压电堆叠（2-8）作用于弹性轮（3）的第八外槽（3-8）上。4.根据权利要求3所述的轮形结构螺纹副驱动型超声电机，其特征在于：所述的第一压电堆叠（2-1）和第五压电堆叠（2-5）对称布置，第二压电堆叠（2-2）和第六压电堆叠（2-6）对称布置，第三压电堆叠（2-3）和第七压电堆叠（2-7）对称布置，第四压电堆叠（2-4）和第八压电堆叠（2-8）对称布置；第一压电堆叠（2-1）与第二压电堆叠（2-2）空间45度布置，第二压电堆叠（2-2）与第三压电堆叠（2-3）空间45度布置，第三压电堆叠（2-3）与第四压电堆叠（2-4）空间45度布置；压电驱动器（2）中的第一压电堆叠（2-1）和第五压电堆叠（2-5）构成激振组A1，第三压电堆叠（2-3）和第七压电堆叠（2-7）构成激振组A2，激振组A1和激振组A2构成激振组A；第二压电堆叠（2-2）和第六压电堆叠（2-6）构成激振组B1，第四压电堆叠（2-4）和第八压电堆叠（2-8）构成激振组B2，激振组B1和激振组B2构成激振组B；激振组A与激振组B满足空间45度布置关系。5.一种轮形结构螺纹副驱动型超声电机，由外架（1）、压电驱动器（2）、弹性轮（3）、刚性轮（4）、输出轴（5）、键（6）和4n个预紧螺钉（7）组成；所述的外架（1）为轮形结构，弹性轮（3）为具有外槽和内螺纹的螺母结构弹性体，压电驱动器（2）为4n个压电堆叠，n为整数，压电驱动器（2）内置于外架（1）中，并通过预紧螺钉（7）加压预紧于弹性轮（3）的外槽，刚性轮（4）为具有键槽（4-1）的空心螺纹轴结构刚性体，弹性轮（3）与刚性轮（4）之间通过螺纹副传动，输出轴（5）为具有键槽（5-1）的圆轴结构，刚性轮（4）与输出轴（5）之间通过键（6）传动；其特征在于：所述超声电机为一种三波长激振模式的轮形结构螺纹副驱动型超声电机，其中压电驱动器（2）为12个压电堆叠，具体为第一压电堆叠（2-1）、第二压电堆叠（2-2）、第三压电堆叠（2-3）、第四压电堆叠（2-4）、第五压电堆叠（2-5）、第六压电堆叠（2-6）、第七压电堆叠（2-7）、第八压电堆叠（2-8）、第九压电堆叠（2-9）、第十压电堆叠（2-10）、第十一压电堆叠（2-11）和第十二压电堆叠（2-12）；预紧螺钉（7）为12个，具体为第一预紧螺钉、第二预紧螺钉、第三预紧螺钉、第四预紧螺钉、第五预紧螺钉、第六预紧螺钉、第七预紧螺钉、第八预紧螺钉、第九预紧螺钉、第十预紧螺钉、第十一预紧螺钉和第十二预紧螺钉；均布于外架（1）外圆面上的12个平面用于与12个预紧螺钉（7）配合，具体为第一平面（1-1）、第二平面（1-2）、第三平面（1-3）、第四平面（1-4）、第五平面（1-5）、第六平面（1-6）、第七平面（1-7）、第八平面（1-8）、第九平面（1-9）、第十平面（1-10）、第十一平面（1-11）和第十二平面（1-12）；均布于弹性轮（3）外圆面上的12个外槽用于与压电驱动器（2）配合，具体为第一外槽（3-1）、第二外槽（3-2）、第三外槽（3-3）、第四外槽（3-4）、第五外槽（3-5）、第六外槽（3-6）、第七外槽（3-7）、第八外槽（3-8）、第九外槽（3-2）、第十外槽（3-10）、第十一外槽（3-11）和第十二外槽（3-12）；所述的第一平面（1-1）与第一预紧螺钉配合预紧第一压电堆叠（2-1）作用于弹性轮（3）的第一外槽（3-1）上，第二平面（1-2）与第二预紧螺钉配合预紧第二压电堆叠（2-2）作用于弹性轮（3）的第二外槽（3-2）上，第三平面（1-3）与第三预紧螺钉配合预紧第三压电堆叠（2-3）作用于弹性轮（3）的第三外槽（3-3）上，第四平面（1-4）与第四预紧螺钉配合预紧第四压电堆叠（2-4）作用于弹性轮（3）的第四外槽（3-4）上，第五平面（1-5）与第五预紧螺钉配合预紧第五压电堆叠（2-5）作用于弹性轮（3）的第五外槽（3-5）上，第六平面（1-6）与第六预紧螺钉配合预紧第六压电堆叠（2-6）作用于弹性轮（3）的第六外槽（3-6）上，第七平面（1-7）与第七预紧螺钉配合预紧第七压电堆叠（2-7）作用于弹性轮（3）的第七外槽（3-7）上，第八平面（1-8）与第八预紧螺钉配合预紧第八压电堆叠（2-8）作用于弹性轮（3）的第八外槽（3-8）上，第九平面（1-9）与第九预紧螺钉配合预紧第九压电堆叠（2-9）作用于弹性轮（3）的第九外槽（3-9）上，第十平面（1-10）与第十预紧螺钉配合预紧第十压电堆叠（2-10）作用于弹性轮（3）的第十外槽（3-10）上，第十一平面（1-11）与第十一预紧螺钉配合预紧第十一压电堆叠（2-11）作用于弹性轮（3）的第十一外槽（3-11）上，第十二平面（1-12）与第十二预紧螺钉配合预紧第十二压电堆叠（2-12）作用于弹性轮（3）的第十二外槽（3-12）上。6.根据权利要求5所述的轮形结构螺纹副驱动型超声电机，其特征在于：所述的压电驱动器（2）中的第一压电堆叠（2-1）和第七压电堆叠（2-7）对称布置，第二压电堆叠（2-2）和第八压电堆叠（2-8）对称布置，第三压电堆叠（2-3）和第九压电堆叠（2-9）对称布置，第四压电堆叠（2-4）和第十压电堆叠（2-10）对称布置，第五压电堆叠（2-5）和第十一压电堆叠（2-11）对称布置，第六压电堆叠（2-6）和第十二压电堆叠（2-12）对称布置；第一压电堆叠（2-1）与第二压电堆叠（2-2）空间30度布置，第二压电堆叠（2-2）与第三压电堆叠（2-3）空间30度布置，第三压电堆叠（2-3）与第四压电堆叠（2-4）空间30度布置，第四压电堆叠（2-4）与第五压电堆叠（2-5）空间30度布置，第五压电堆叠（2-5）与第六压电堆叠（2-6）空间30度布置；其中第一压电堆叠（2-1）、第五压电堆叠（2-5）和第九压电堆叠（2-9）构成激振组A1，第三压电堆叠（2-3）、第七压电堆叠（2-7）和第十一压电堆叠（2-11）构成激振组A2，激振组A1和激振组A2构成激振组A；第二压电堆叠（2-2）、第六压电堆叠（2-6）和第十压电堆叠（2-10）构成激振组B1，第四压电堆叠（2-4）、第八压电堆叠（2-8）和第十二压电堆叠（2-12）构成激振组B2，激振组B1和激振组B2构成激振组B；激振组A与激振组B满足空间30度布置关系。