一种超声电机定子弹性体组件的电磁屏蔽和绝缘结构的制作方法

1.本发明涉及一种超声电机定子弹性体组件的电磁屏蔽和绝缘结构，属于超声电机技术领域。


背景技术：

2.现有技术中的旋转型行波超声电机，其定子弹性体组件大都是与定子座和外壳等金属零部件导通，即定子弹性体组件的地线与定子座、外壳共用一根地线。同时，电机的出线方式大都是由内部定子弹性组件上的柔性导电膜直接引出焊在定子座上的pcb板上，然后焊上3pin及以上的插针座，如图1示意图所示。由于定子弹性体组件与定子座、外壳没有绝缘隔离，定子弹性体组件上的压电陶瓷片在供电300vpp-800vpp的峰峰值高压下，插针座接口处以及整机，仍会对其他电子仪器造成一定的电磁干扰，这种电磁干扰在3.0t核磁共振环境下以及其他强磁场环境下尤为明显，是不可忽略的问题。
3.为绝缘隔离定子弹性体组件，有部分做法是在定子弹性体内部安装面直接布设螺钉绝缘套（绝缘垫圈）和绝缘垫片将定子弹性体组件与定子座隔离，或者直接将定子座换成绝缘材料，但是这些隔离定子弹性体的方式具有局限性，一是绝缘定子座散热差，二是通常在定子弹性体直径大于40mm，且定子弹性体内部安装腹板可以设计成较大的结构，定子弹性体的固定安装面的空间较大时才适用，如图2示意图所示。
4.图2所示的绝缘方式，对于定子弹性体直径小于40mm以及在定子弹性体内部安装腹板较小的情形下，如图3示意图所示，则无法通过在定子弹性体内部安装面布设螺钉绝缘套（绝缘垫圈）和绝缘垫片来进行绝缘隔离定子弹性体组件。
5.因此亟需一种新型的关于超声电机定子弹性体组件安装的结构，可以达到对定子弹性体组件电磁屏蔽与绝缘的目的。


技术实现要素：

6.本发明提供一种超声电机定子弹性体组件的电磁屏蔽和绝缘结构，有效降低超声电机自身的电磁干扰，获得良好的电磁兼容性要求。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声电机定子弹性体组件的电磁屏蔽和绝缘结构，包括由上至下顺次同轴布设的外壳组件、预压力调整垫片、转子组件以及定子座组件，所述定子座组件包括由上至下顺次同轴布设的定子弹性体组件、定子支架和定子座，在定子支架与定子座之间布设绝缘垫片；定子座组件上分别引出电机地线以及屏蔽地线，其中所述的屏蔽地线由定子座引出；定子弹性体组件上的a相引出线、b相引出线双绞后与电机地线进行双绞形成一股线缆，由定子座的出线口引出，且在形成的线缆外部顺次包覆屏蔽网以及热缩管，所述的屏蔽地线与屏蔽网连通；
作为本发明的进一步优选，所述转子组件包括轴、柔性转子组件、转子垫片以及锁紧螺母，柔性转子组件、转子垫片以及锁紧螺母顺次叠加套设在轴上；柔性转子组件包括由上至下顺次同轴叠设的减振橡胶、柔性转子以及摩擦材料，柔性转子组件的各个部件通过锁紧螺母紧固，外壳组件包括外壳和陶瓷轴承，外壳罩设在超声电机本体的外部，在定子座的圆周部分设置外壳装配螺纹，外壳罩设在超声电机本体的外部，通过与外壳装配螺纹连接与定子座导通形成封闭的接地金属罩壳，外壳与轴之间设置陶瓷轴承；预压力调整垫片布设在轴的轴肩与陶瓷轴承之间，柔性转子与锁紧螺母之间设置转子垫片；所述定子支架套设在轴上，与定子座同轴布设，且定子支架通过螺钉固定于定子座表面，在定子支架与定子座接触部分布设绝缘垫片，螺钉与定子支架之间布设绝缘垫圈；所述的定子支架上开设压线卡避让缺口，压线卡避让缺口处对应的定子座上安装压线卡；定子座与轴之间安装陶瓷轴承；作为本发明的进一步优选，沿着所述定子支架的圆周开设凹槽，在定子支架的外圆柱面与定子座之间、凹槽与定子座之间填充导热硅胶；作为本发明的进一步优选，所述的定子弹性体组件布设在定子支架表面，并用螺钉固定，且定子弹性体组件与定子支架同轴设置；所述定子弹性体组件包括由上至下且同轴叠设的定子弹性体、压电陶瓷片以及柔性印制板，柔性印制板的a相引出线、b相引出线以及电机地线的焊盘位于柔性印制板的内环，电机地线通过金属螺钉与定子弹性体导通；作为本发明的进一步优选，在定子支架的中心凸起部分开设柔性印制板内环焊盘避让槽，定子支架上靠近柔性印制板避让槽的位置开设过线孔，屏蔽地线通过螺钉安装在定子座表面，在定子座表面开设同心的出线槽，柔性印制板焊盘上引出的a相引出线、b相引出线双绞后穿设过线孔以及绝缘垫片，沿着定子座上的出线槽与电机地线进行双绞形成一股线缆，在形成的线缆外部顺次包覆屏蔽网以及热缩管后由定子座出线口引出，并在定子座出线口处通过压线卡固定；作为本发明的进一步优选，还包括防尘套，其外部顺次布设定子座组件、转子组件、预压力调整垫片以及外壳组件，在定子座表面同心设置防尘套安装螺纹孔，所述防尘套通过防尘套安装螺纹孔与定子座固定，外壳组件包括外壳和陶瓷轴承，外壳罩设在超声电机本体外部，且外壳与定子座通过螺钉固定导通结合防尘套形成封闭的接地金属罩壳，所述转子组件包括同轴布设的柔性转子和摩擦材料，柔性转子与外壳之间套设陶瓷轴承，且柔性转子的轴肩与陶瓷轴承之间布设预压力调整垫片；所述定子支架与定子座同轴布设，且定子支架通过螺钉固定于定子座表面，在定子支架与定子座之间布设绝缘垫片，固定定子支架的螺钉与定子支架之间布设绝缘垫圈；在定子支架上开设压线卡避让缺口，压线卡避让缺口处对应的定子座上安装压线卡；
作为本发明的进一步优选，在定子支架的外圆柱面上沿着圆周开设凹槽，在定子支架的外圆柱面与定子座之间、凹槽与定子座之间填充导热硅胶；作为本发明的进一步优选，在定子支架表面同心开设定子安装配合孔，定子弹性体组件通过定子安装配合孔固定在定子支架表面，且定子弹性体组件与定子安装配合孔过盈配合；所述的定子弹性体组件包括由上至下同轴布设的定子弹性体、压电陶瓷片以及柔性印制板，柔性印制板的a相、b相的焊盘位于柔性印制板的外环；作为本发明的进一步优选，在定子支架的外圆环上开设过线孔，在定子座表面开设同心的出线槽，屏蔽地线通过螺钉安装在定子座表面，电机地线通过螺钉固定在定子支架上，柔性印制板焊盘上引出的a相引出线、b相引出线双绞后穿设过线孔以及绝缘垫片，沿着定子座上的出线槽与电机地线进行双绞形成一股线缆，在线缆外部顺次包覆屏蔽网和热缩管，然后由定子座的出线口引出，并在定子座出线口处通过压线卡固定。
8.通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明通过将转子组件与定子座、外壳之间，定子弹性体组件与定子座、外壳之间做绝缘处理，解决了现有技术中超声电机定子弹性体组件内侧安装腹板较小情况下导致定子弹性体组件绝缘处理困难的问题；2、本发明提供的超声电机采用独立且互相不导通的双地线（电机地线和屏蔽地线）接线方式和特殊的绞线的方式，充分利用外壳、定子座等零部件构成屏蔽罩，有效降低了现有技术中的超声电机定子弹性体组件在高压下产生的电磁干扰的问题，可获得良好的电磁兼容性要求。
附图说明
9.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
10.图1是目前旋转型行波超声电机常见的插针座出线示意图；图2是目前定子弹性体内部安装面较大时常用的绝缘隔离结构示意图；图3是目前定子弹性体内部安装面较小的结构示意图；图4是本发明提供的优选实施例1的整机结构示意图；图5是本发明提供的优选实施例1中定子座组件结构示意图；图6是本发明提供的优选实施例1的引线示意图；图7是本发明提供的优选实施例1中定子支架结构示意图；图8是本发明提供的优选实施例1中定子座结构示意图；图9是本发明提供的优选实施例2的整机结构示意图；图10是本发明提供的优选实施例2中定子座组件结构示意图；图11是本发明提供的优选实施例2的引线示意图；图12是本发明提供的优选实施例2中定子支架结构示意图；图13是本发明提供的优选实施例2中定子座结构示意图。
具体实施方式
11.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本技术的描述中，需要理解的是，术
语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
12.如背景技术中阐述的，目前市面上的超声电机主要存在以下问题：现有的电机出线方式会对其他电子仪器造成一定的电磁干扰；对于定子弹性体直径较小的超声电机结构，无法通过安装相关绝缘套或者绝缘垫片进行定子弹性体组件的绝缘隔离。因此本技术提供了一种超声电机定子弹性体组件的电磁屏蔽和绝缘结构，采用间接绝缘隔离的方式对定子弹性体组件进行绝缘处理，同时将电机地线与屏蔽地线分离，即采用直接从定子弹性体组件和/或者定子支架和/或定子座引线的方式出线，且定子弹性体组件上的a相引出线、b相引出线双绞后与电机地线进行双绞形成一股线缆，并在形成的一股线缆外部顺次由内而外包裹屏蔽网以及热缩管，然后由定子座的出线口引出，所述的屏蔽地线与屏蔽网连通；可解决现有技术中的超声电机定子弹性体组件内侧安装腹板较小情况下导致定子弹性体组件绝缘处理困难以及定子弹性体组件在高压下产生的电磁干扰的问题，获得良好的电磁兼容性要求。
13.也就是说，本技术的两个重要的发明点，一个是整个电机结构通过各个部件之间的结构设置，实现间接绝缘隔离的方式进行绝缘处理，另一个就是采用独立且互相不导通的双地线（电机地线和屏蔽地线）接线方式和特殊的绞线的方式降低电磁干扰。具体的，包括由上至下顺次同轴布设的外壳组件、预压力调整垫片、转子组件以及定子座组件，所述定子座组件包括由上至下顺次同轴布设的定子弹性体组件、定子支架、绝缘垫片和定子座；定子座组件上分别引出电机地线和屏蔽地线，其中定子座上引出屏蔽地线，且电机地线和屏蔽地线互相独立、不导通，定子弹性体组件上的a相引出线、b相引出线双绞后与电机地线进行双绞，双绞后形成的一股线缆外部顺次包裹屏蔽网和热缩管，然后由定子座的出线口引出；屏蔽网与屏蔽地线连接导通。
14.接下来本技术提供了两个实施例，分别阐述此种做法的优越性。
15.实施例1：图4-图8是第一种优选实施例的结构示意图，整个结构中涉及到的部件有：外壳组件1，外壳101，陶瓷轴承102，预压力调整垫片2，转子组件3，轴301，柔性转子组件302，减振橡胶302a，柔性转子302b，摩擦材料302c，转子垫片303，锁紧螺母304，定子座组件4，a相引出线400a，b相引出线400b，电机地线400c，屏蔽地线400d，定子弹性体组件401，定子弹性体401a，压电陶瓷片401b，柔性印制板401c，定子支架402，凹槽4021，过线孔4022，柔性印制板避让槽4023，压线卡避让缺口4024，固定安装沉孔4025，螺纹孔4026，绝缘垫圈403，导热硅胶404，绝缘垫片405，陶瓷轴承406，线缆407，压线卡408,定子座409，轴承孔4091，出线槽4092，避让孔4093，屏蔽地线端子安装螺纹孔4094，定子支架安装螺纹孔4095，出线口4096，外壳装配螺纹4097。
16.所述转子组件3包括轴301、柔性转子组件302、转子垫片303以及锁紧螺母304，柔性转子组件、转子垫片以及锁紧螺母顺次叠加套设在轴上；图4所示， 柔性转子组件包括由上至下顺次同轴叠设的减振橡胶302a、柔性转子302b以及摩擦材料302c，柔性转子组件的
各个部件通过锁紧螺母紧固，在锁紧螺母上的螺纹处点螺纹紧固剂防止锁紧螺母脱落；外壳组件1包括外壳和陶瓷轴承，外壳罩设在超声电机本体的外部，在定子座的圆周部分设置外壳装配螺纹4097，外壳罩设在超声电机本体的外部，通过与外壳装配螺纹连接与定子座导通形成封闭的接地金属罩壳，外壳与轴之间设置陶瓷轴承；预压力调整垫片2布设在轴的轴肩与陶瓷轴承之间，柔性转子与锁紧螺母之间设置转子垫片，转子垫片的设置可以保护柔性转子上的安装表面；图5所示，所述定子支架402套设在轴上，与定子座同轴布设，且定子支架通过螺钉固定于定子座表面，在定子支架与定子座接触部分布设绝缘垫片，螺钉与定子支架之间布设绝缘垫圈，绝缘垫片以及绝缘垫圈的设置可以实现定子支架与定子座绝缘不导通；所述的定子支架上开设压线卡避让缺口4024，压线卡避让缺口处对应的定子座上安装压线卡；定子座与轴之间安装陶瓷轴承，这里的陶瓷轴承406与上述提到的“外壳与轴之间设置陶瓷轴承”中的陶瓷轴承102，间接的实现转子组件与定子座、外壳的绝缘以及定子弹性体组件401与定子座、外壳的绝缘。
17.图7所示，沿着所述定子支架的圆周开设凹槽4021，在定子支架的外圆柱面与定子座之间、凹槽与定子座之间填充导热硅胶。需要说明的是，这里填充导热硅胶主要是用于加快定子弹性体401a上的热量传导至外壳及定子座上，因为在定子支架和定子座之间设置的绝缘垫片，会使得导热效果不佳。
18.所述的定子弹性体组件401布设在定子支架表面，并用螺钉固定，且定子弹性体组件与定子支架同轴设置；所述定子弹性体组件包括由上至下且同轴叠设的定子弹性体、压电陶瓷片401b以及柔性印制板401c，图6所示安置柔性印制板的a相、b相以及电机地线400c的焊盘位于柔性印制板的内环，电机地线通过金属螺钉与定子弹性体导通。
19.图7-图8中还包含了各种用于固定安装定子支架和其他连接件的螺纹孔、沉孔或穿设线缆的小孔，如用于固定定子弹性体与定子支架的螺钉在安装时需要开设螺纹孔4026，陶瓷轴承406安装时需要在定子座上匹配的轴承孔4091，屏蔽地线端子安装时需要在定子座上匹配响应的避让孔4093，固定定子支架与定子座的螺钉在安装时需要开设定子支架安装螺纹孔4095，以及用于屏蔽地线端子安装螺纹孔4094。
20.图5-图6所示，屏蔽地线400d与定子弹性体组件引出的电机地线分离，互相不导通，并通过螺钉固定安装在定子座上，在定子支架的中心凸起部分开设柔性印制板内环焊盘避让槽，定子支架上相对柔性印制板避让槽4023的位置附近开设过线孔4022，图8所示，在定子座表面开设同心的出线槽，柔性印制板焊盘上引出的a相引出线400a、b相引出线400b双绞后穿设过线孔以及绝缘垫片，沿着定子座上的出线槽与电机地线进行三绞，并顺次用屏蔽网和热缩管包覆，然后由定子座的出线口4096引出（这里形成一股线缆407），并在定子座4出线口处通过压线卡408固定。
21.在上述实施例1中，转子组件3与定子座409、外壳101绝缘，且是通过对定子支架402与定子座409的绝缘处理以及外壳组件1上的陶瓷轴承102、定子座组件4上的陶瓷轴承406间接实现的；所述定子弹性体组件401与定子座409、外壳101绝缘，且是通过对定子支架402与定子座409的绝缘以及转子组件3与定子座409、外壳101绝缘处理后间接实现的。定子座与外壳形成一个封闭的接地金属罩壳，对绝缘隔离的定子弹性体起到较佳的电磁屏蔽作
用，有效的提高了超声电机自身的电磁兼容性。
22.实施例2：实施例1中的电磁屏蔽和绝缘结构还可以运用到中空出轴超声电机上，尤其是针对较大中空口径的超声电机，由于定子弹性体组件内侧安装腹板进一步减小，定子弹性体组件无法采用螺钉进行固定安装，具体如图9-图13所示，整个结构中涉及到的部件有：外壳组件5，外壳501，陶瓷轴承502，预压力调整垫片6，转子组件7，柔性转子701，摩擦材料702，定子座组件8，a相引出线800a，b相引出线800b，电机地线800c，屏蔽地线800d，定子弹性体组件801，定子弹性体801a，压电陶瓷片801b，柔性印制板801c，定子支架802，凹槽8021，过线孔8022，定子安装配合孔8023，压线卡避让缺口8024，固定安装沉孔8025，电机地线安装螺纹孔8026，绝缘垫圈803，导热硅胶804，绝缘垫片805，定子座806，防尘套安装螺纹孔8061，出线槽8062，避让孔8063，屏蔽地线安装螺纹孔8064，定子支架安装螺纹孔8065，压线卡807，线缆808，出线口8066，防尘套9。
23.显然，实施例2中还包括防尘套9，其外部顺次布设定子座组件8、转子组件7、预压力调整垫片6以及外壳组件5，定子座组件、转子组件、预压力调整垫片以及外壳组件顺次由下至上同轴布设。
24.图9所示，在定子座806表面同心设置防尘套安装螺纹孔8061，所述防尘套通过防尘套安装螺纹孔与定子座固定，且防尘套与定子弹性体组件801、定子支架802以及转子组件均不导通；外壳组件包括外壳501和陶瓷轴承502，外壳罩设在超声电机本体外部，且外壳与定子座通过螺钉固定导通形成封闭的接地金属罩壳，所述转子组件包括同轴布设的柔性转子701和摩擦材料702，柔性转子与外壳之间套设陶瓷轴承，陶瓷轴承间接实现绝缘，且柔性转子的轴肩与陶瓷轴承之间布设预压力调整垫片；图10所示，所述定子座组件还包括定子支架，其与定子座同轴布设，且定子支架通过螺钉固定于定子座表面，在定子支架与定子座之间布设绝缘垫片805，固定定子支架的螺钉与定子支架之间布设绝缘垫圈803，定子支架与定子座绝缘，不导通；在定子支架上开设压线卡避让缺口8024，压线卡避让缺口处对应的定子座上安装压线卡807。
25.图12所示，在定子支架的外圆柱面上沿着圆周开设凹槽8021，在定子支架的外圆柱面与定子座之间、凹槽与定子座之间填充导热硅胶804，这里设置导热硅胶的目的与实施例1中一致，因此不做赘述。
26.图12中，在定子支架表面同心开设定子安装配合孔8023，定子弹性体组件通过定子安装配合孔固定在定子支架表面，且定子弹性体组件与定子安装配合孔过盈配合；当然这里的固定模式，还可以通过其他配合方式，如胶粘配合、螺纹配合等，只需将定子弹性体组件固定在定子支架上即可。
27.图11所示，所述的定子弹性体组件包括由上至下同轴布设的定子弹性体801a、压电陶瓷片801b以及柔性印制板801c，实施例2中，柔性印制板801c没有内环印制板，因此柔性印制板的a相、b相的焊盘位于柔性印制板的外环。
28.图12-图13中还包含了很多安装孔，均是为了满足结构内各个部件之间的安装，如定子座支架与定子座固定时需要安装螺钉的固定安装沉孔8025以及定子支架安装螺纹孔8065，用于固定电机地线800c的电机地线安装螺纹孔8026，固定屏蔽地线800d的屏蔽地线安装螺纹孔8064，以及方便走线的避让孔8063。
29.图10-图11所示，在定子支架的外圆环上开设过线孔8022，在定子座表面开设同心的出线槽8062，屏蔽地线通过螺钉安装在定子座表面，电机地线通过螺钉固定在定子支架上，柔性印制板焊盘上引出的a相引出线800a、b相引出线800b双绞后穿设过线孔以及绝缘垫片，沿着定子座上的出线槽与电机地线进行双绞，双绞后形成一股线缆，并在线缆的外部由内之外顺次包裹屏蔽网和热缩管包覆，然后由定子座的出线口8066引出（形成一股线缆808），并在定子座出线口处通过压线卡固定。
30.在实施例2中，转子组件7与定子座806、外壳501绝缘，且是通过对定子支架802与定子座806的绝缘处理以及外壳组件5上的陶瓷轴承502间接实现的；所述定子弹性体组件801与定子座806、外壳501绝缘，且是通过对定子支架802与定子座806的绝缘以及转子组件7与定子座806、外壳501绝缘处理后间接实现的。定子座、外壳以及防尘套形成一个封闭的接地金属罩壳，对绝缘隔离的定子弹性体起到较佳的电磁屏蔽作用，有效提高了超声电机自身的电磁兼容性。
31.综上可知，本技术解决了超声电机定子弹性体组件内侧安装腹板较小情况下导致定子弹性体组件绝缘处理困难以及定子弹性体组件在高压下产生的电磁干扰的问题，适合推广使用。
32.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
33.本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
34.本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
35.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。