專利名稱：錐面超聲波電機的制作方法
技術領域：
本發明屬于電機技術領域，涉及一種超聲波電機，具體涉及一種錐面 接觸并在定轉子接觸面實現自適應調整的行波型超聲波電機。
背景技術：
超聲波電機(Ultrasonic Motor)，簡稱USM，是一種利用超聲波振動 能進行驅動的新型電機，與傳統電磁式電機不同的是沒有電樞和繞組，也 不利用磁場傳遞能量，而是利用逆壓電效應。在定子背面粘上壓電片，并 通入高頻高壓電信號后，由于壓電片的逆壓電效應，定子表面開始振動并 輸出行波。定子表面的行波運動必然使與之緊密接觸的轉子開始旋轉，并 輸出機械能。
現有的行波型超聲波電機其定轉子大都采用平面接觸結構，為了保證 上下表面的平行度和面精度，對定、轉子都需要一套繁瑣的加工工藝來保 證。且電機空載轉速不高，效率低下。
發明內容
為了克服現有的行波型超聲波電機要求精度高、工藝繁瑣且效率不高 的問題，本發明提供了一種錐面自適應接觸的行波型超聲波電機。通過錐 形定子和錐形轉子配合形成的自適應機構來保證定轉子之間緊密接觸，使 電機輸出效率和空載轉速都優于平面型的超聲波電機，且其堵轉力矩能基 本保持同尺寸的電機。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
本發明包括固定連接的底座和端蓋， 一體結構的轉子包括轉盤部分和 轉軸部分，轉盤部分位于轉軸部分的中間段，轉盤部分的上、下面與轉軸 部分的軸向垂直。板簧、定子以及轉子的轉盤部分設置在底座和端蓋圍合 的內腔內。轉子的轉軸部分的兩端分別穿過底座和端蓋設置，其中一端通 過深溝軸承與底座配合連接，主要用于轉軸部分徑向方向上的受力；另一 端通過角接觸軸承與端蓋配合連接，主要用于轉軸部分軸向方向上的受力。定子為圓環形銅構件，轉子的轉盤部分和板簧分別位于定子的兩側；板簧的中心開孔處設置有定位銷，定子的底部開有定位槽，定子與板簧通 過定位槽和定位銷連接。板簧外端設置有卡銷，卡銷與端蓋的卡槽配合連 接。轉子的轉盤部分與定子位置配合，轉盤部分與定子的邊沿相接觸，轉盤部分與定子相接觸的接觸面為斜面；定子的邊沿表面包括上表面，側 面。且上表面與側面之間通過多個錐面過渡，所述的上表面為圓環形平 面。圓環形的壓電片固定設置在定子的背面，位置與定子的邊沿對應。所述的轉盤部分為圓臺體，圓臺體的側面為與定子相接觸的接觸面， 圓臺體的底角為5 85。；與上表面內側相鄰的錐面為定子邊沿與轉盤部分 相接觸的接觸面。所述的轉盤部分為內凹的圓盤體，圓盤體的內側面為與定子相接觸的 接觸面，圓盤體的內側底角為95 175。；與上表面外側相鄰的錐面為定子 邊沿與轉盤部分相接觸的接觸面。本發明具有的有益的效果是利用圓臺體或圓盤體的轉子來代替普通 的平面轉子，大大減少了轉子的工序。通過板簧的微小位移變化來補償轉 子運行過程中產生的偏心，實現定轉子接觸面的自適應來減輕電機對加工 精度的要求。本發明的超聲波電機的效率將普通平面接觸的超聲波電機的 20°%提高到25%以上。
圖1是本發明一個具體實施例的結構示意圖； 圖2是本發明另一具體實施例的結構示意圖； 圖3是圖1和圖2中的定子的結構示意圖； 圖4是圖1和圖2中的板簧的結構示意圖；圖5是圖1中轉子的結構示意圖；圖6是圖2中轉子的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1和2，錐面超聲波電機包括固定連接的底座4、端蓋1和一體結 構的轉子。轉子包括轉盤部分7和轉軸部分9，轉盤部分7位于轉軸部分9的中間 段，轉盤部分7的上、下面與轉軸部分9的軸向垂直(如圖5和6)。
板簧3、定子2以及轉子的轉盤部分7設置在底座4和端蓋1圍合的內 腔內。轉子的轉軸部分9的兩端分別穿過底座4和端蓋1設置，其中一端 通過深溝軸承5與底座4配合連接，主要用于轉軸部分9徑向方向上的受 力；另一端通過角接觸軸承6與端蓋1配合連接，主要用于轉軸部分9軸 向方向上的受力。
如圖3和4，定子2為圓環形銅構件，轉子的轉盤部分7和板簧3分別 位于定子2的兩側。板簧3的中心開孔處設置有定位銷3-l，定子2的底部 開有定位槽2-l，定子2與板簧3通過定位槽2-l和定位銷3-l連接。板簧 3外端設置有卡銷3-2，卡銷3-2與端蓋1的卡槽配合連接。轉子的轉盤部 分7與定子2位置配合，轉盤部分7與定子2的邊沿相接觸，定子2與轉 盤部分7接觸的接觸面上涂有耐磨材料。定子2的邊沿表面包括上表面2-3 和側面2-5，上表面2-3為圓環形平面，且上表面2-3與側面2-5之間通過 多個錐面過渡。圓環形的壓電片10固定設置在定2子的背面，位置與定子 2的邊沿對應。
如圖1、 3和5， 一種實施例的轉盤部分7為圓臺體，圓臺體的側面為 與定子相接觸的接觸面7-1，圓臺體的底角a為30° ;與上表面內側相鄰 的錐面2-2為定子邊沿與轉盤部分相接觸的接觸面。
如圖2、 3和6，另一實施例的轉盤部分7為內凹的圓盤體，圓盤體的 內側面為與定子相接觸的接觸面7-1，圓盤體的內側底角e為150° ;與上 表面外側相鄰的錐面2-4為定子邊沿與轉盤部分相接觸的接觸面。
權利要求
1、錐面超聲波電機，包括固定連接的底座、端蓋和轉子，其特征在于轉子為一體結構，包括轉盤部分和轉軸部分，轉盤部分位于轉軸部分的中間段，轉盤部分的上、下面與轉軸部分的軸向垂直；板簧、定子以及轉子的轉盤部分設置在底座和端蓋圍合的內腔內；轉子的轉軸部分的兩端分別穿過底座和端蓋設置，其中一端通過深溝軸承與底座配合連接，另一端通過角接觸軸承與端蓋配合連接；定子為圓環形銅構件，轉子的轉盤部分和板簧分別位于定子的兩側；板簧的中心開孔處設置有定位銷，定子的底部開有定位槽，定子與板簧通過定位槽和定位銷連接；板簧外端設置有卡銷，卡銷與端蓋的卡槽配合連接；轉子的轉盤部分與定子位置配合，轉盤部分與定子的邊沿相接觸，轉盤部分與定子相接觸的接觸面為斜面；定子的邊沿表面包括上表面和側面，其中上表面為圓環形平面，上表面與側面之間通過多個錐面過渡；圓環形的壓電片固定設置在定子的背面，位置與定子的邊沿對應。
2、 如權利要求1所述的錐面超聲波電機，其特征在于所述的轉盤部 分為圓臺體，圓臺體的側面為與定子相接觸的接觸面，圓臺體的底角為5 85° ;與上表面內側相鄰的錐面為定子邊沿與轉盤部分相接觸的接觸面。
3、 如權利要求1所述的錐面超聲波電機，其特征在于所述的轉盤部 分為內凹的圓盤體，圓盤體的內側面為與定子相接觸的接觸面，圓盤體的 內側底角為95 175° ;與上表面外側相鄰的錐面為定子邊沿與轉盤部分 相接觸的接觸面。
全文摘要
本發明涉及錐面超聲波電機。現有的超聲波電機的定子和轉子采用平面接觸，加工工藝復雜。本發明的轉子為一體結構，包括轉盤部分和轉軸部分。板簧、定子以及轉子的轉盤部分設置在底座和端蓋圍合的內腔內。轉子的轉盤部分和板簧分別位于定子的兩側，轉盤部分與定子的邊沿相接觸，轉盤部分與定子相接觸的接觸面為斜面，圓環形的壓電片固定設置在定子的背面。本發明利用圓臺體或圓盤體的轉子來代替普通的平面轉子，大大減少了轉子的加工工序。
文檔編號H02N2/00GK101505113SQ200910096738
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者劍 王, 王文浩, 胡錫幸, 郭吉豐, 黃長江 申請人:浙江大學