彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波電機(jī)采用了與傳統(tǒng)電磁電機(jī)完全不同的驅(qū)動(dòng)原理，不需要使用線圈，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)定子彈性體的超聲振動(dòng)，并通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合輸出轉(zhuǎn)矩。因此，超聲波電機(jī)相比電磁電機(jī)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、低速大轉(zhuǎn)矩、斷電自鎖、電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域、智能機(jī)器人等場合具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，利用不同的壓電陶瓷極化形式和金屬彈性體的振動(dòng)模態(tài)，可以構(gòu)造出不同結(jié)構(gòu)的超聲波電機(jī)。單相駐波型超聲波電機(jī)是其中的一種。單相駐波型超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，且僅需一組壓電陶瓷單相電源激勵(lì)出一種振動(dòng)模態(tài)，然后通過接觸、開槽或打孔等方式誘發(fā)出定子端部質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，因此驅(qū)動(dòng)電源簡單，易于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。但是，單相駐波型超聲波電機(jī)存在功率容量小、換能效率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有單相駐波型超聲波電機(jī)功率容量小、換能效率低的缺陷，提供一種彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)，包括金屬彈性葉片、金屬彈性薄圓環(huán)、壓電陶瓷、固定板、轉(zhuǎn)軸、端蓋、底座，金屬彈性葉片、金屬彈性薄圓環(huán)、壓電陶瓷設(shè)于底座和固定板間，所述壓電陶瓷為圓環(huán)形并置于所述金屬彈性薄圓環(huán)的內(nèi)部，所述壓電陶瓷的外側(cè)與所述金屬彈性薄圓環(huán)的內(nèi)側(cè)直接接觸，所述壓電陶瓷和所述金屬彈性薄圓環(huán)之間為緊配合方式，所述金屬彈性薄圓環(huán)的外側(cè)設(shè)有若干金屬彈性葉片，且金屬彈性葉片與所述端蓋的內(nèi)側(cè)直接接觸并保持彈性彎曲變形，所述端蓋連接轉(zhuǎn)軸。
[0007]進(jìn)一步地，底座與端蓋形成有腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)有金屬彈性葉片、金屬彈性薄圓環(huán)、壓電陶瓷、固定板，底座為中空結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸通過第一軸承件和第二軸承件裝配在底座的中空部分。
[0008]進(jìn)一步地，所述壓電陶瓷和固定板之間設(shè)有第一彈性絕緣墊片，所述第一彈性絕緣墊片為圓環(huán)形。
[0009]進(jìn)一步地，所述壓電陶瓷和底座之間設(shè)有第二彈性絕緣墊片，所述第二彈性絕緣墊片為圓環(huán)形。
[0010]進(jìn)一步地，所述底座和固定板通過緊固螺栓連接固定，所述轉(zhuǎn)軸和端蓋通過固定螺釘連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述緊固螺栓沿周向均勻布置，緊固螺栓的數(shù)量為四個(gè)，所述固定螺釘沿周向均勻布置，固定螺釘?shù)臄?shù)量為四個(gè)。
[0012]進(jìn)一步地，還包括第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線，所述底座設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述第一導(dǎo)線的一端固定于所述壓電陶瓷的內(nèi)側(cè)，所述第一導(dǎo)線的另一端通過第一通孔引至外部，所述第二導(dǎo)線的一端固定于金屬彈性薄圓環(huán)的底部，所述第二導(dǎo)線的另一端通過第二通孔引至外部。
[0013]進(jìn)一步地，通過給第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線輸入特定頻率的單相交流電，壓電陶瓷和金屬彈性薄圓環(huán)作徑向伸縮振動(dòng)并帶動(dòng)金屬彈性葉片推動(dòng)端蓋旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0014]進(jìn)一步地，所述壓電陶瓷沿徑向方向極化。
[0015]進(jìn)一步地，所述金屬彈性葉片沿所述金屬彈性薄圓環(huán)的外側(cè)周向均勻布置8?12片，所述金屬彈性葉片與所述金屬彈性薄圓環(huán)上的安裝固定點(diǎn)的法線的夾角為45°?50。。
[0016]本發(fā)明的彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)，具有以下有益效果:
[0017]首先，采用沿徑向方向極化的壓電陶瓷，壓電陶瓷和金屬彈性薄圓環(huán)之間采用緊配合的方式直接接觸，由金屬彈性薄圓環(huán)給壓電陶瓷施加徑向預(yù)應(yīng)力，有助于提高機(jī)電轉(zhuǎn)換效率和功率容量，同時(shí)只要單相電源驅(qū)動(dòng)，保持了驅(qū)動(dòng)電源簡單的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]其次，沿金屬彈性薄圓環(huán)外側(cè)周向均勻布置多片金屬彈性葉片，多片金屬彈性葉片共同推動(dòng)端蓋進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，既增加了端蓋和轉(zhuǎn)軸獲得的推動(dòng)力，又減少了磨損，有利于提尚電機(jī)運(yùn)彳丁的穩(wěn)定性和壽命。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是實(shí)施例中壓電陶瓷三維結(jié)構(gòu)及極化方向示意圖；
[0021]圖3是實(shí)施例中金屬彈性葉片沿金屬彈性薄圓環(huán)周向布置方式示意圖；
[0022]圖4是實(shí)施例中金屬彈性葉片與端蓋內(nèi)側(cè)直接接觸彈性彎曲變形示意圖；
[0023]圖中:1、金屬彈性葉片，2、金屬彈性薄圓環(huán)，3、壓電陶瓷，4、固定板，5、第一彈性絕緣墊片，5’、第二彈性絕緣墊片，6、轉(zhuǎn)軸，7、第一軸承件，7’、第二軸承件，8、固定螺釘，9、端蓋，10、緊固螺栓，11、底座，12、第一導(dǎo)線，12’、第二導(dǎo)線，13、第一通孔，13’、第二通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0024]根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0025]請參閱圖1所示，實(shí)施例的彈性葉片式徑向換能型單相超聲波電機(jī)，包括金屬彈性葉片1、金屬彈性薄圓環(huán)2、壓電陶瓷3、固定板4、轉(zhuǎn)軸6、端蓋9和底座11。壓電陶瓷3為圓環(huán)形，并置于金屬彈性薄圓環(huán)2的內(nèi)部，壓電陶瓷3的外側(cè)與金屬彈性薄圓環(huán)2的內(nèi)側(cè)直接接觸，壓電陶瓷3和金屬彈性薄圓環(huán)2之間為緊配合方式，由金屬彈性薄圓環(huán)2給壓電陶瓷3施加徑向預(yù)應(yīng)力。金屬彈性葉片I安裝于金屬彈性薄圓環(huán)2的外側(cè)，沿金屬彈性薄圓環(huán)2的外側(cè)周向均勻布置8?12片金屬彈性葉片1，金屬彈性葉片I與端蓋9的內(nèi)側(cè)直接接觸并保持彈性彎曲變形，金屬彈性葉片I推動(dòng)端蓋9旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)。
[0026]端蓋9和轉(zhuǎn)軸6相對于底座11轉(zhuǎn)動(dòng)。還包括第一軸承件7和第二軸承件7’，用于連接底座11和轉(zhuǎn)軸6。第一軸承件7設(shè)置在底座11的上部和轉(zhuǎn)軸6之間，第二軸承件V設(shè)置在底座11的下部和轉(zhuǎn)軸6之間，第一軸承件7和第二軸承件7’的外圈與底座11接觸，第一軸承件7和第二軸承件V的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸6接觸，使轉(zhuǎn)軸6能夠作自由的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0027]還包括第一彈性絕緣墊片5