一種肋板位移型縱扭復合超聲電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種肋板位移型縱扭復合超聲電機，屬于超聲電機技術領域。
【背景技術】
[0002]縱扭復合型超聲電機的研究大致可追溯到20世紀的80年代末，到目前為止，其結構種類已經不下于幾十種。縱扭復合型超聲電機含有兩個PZT振子一一縱振子和扭轉振子，縱、扭轉振子分別激發出兩個互相垂直的振動，這兩種振動可單獨調節，互不耦合。縱扭復合型超聲電機與其它類型的超聲電機相比，因具有輸出力矩特別大、可控性強、正反轉特性一致、低速穩定性好、動態響應性能好等特點而成為近年來國內外研究的熱點之一。按照縱、扭模態之間的相互關聯性可以將縱扭復合型超聲電機劃分為兩小類，即縱扭多模態型超聲電機和縱扭模態轉換型超聲電機。近幾十年以來人們對兩種類型的研究，提出各種各樣的縱扭復合型超聲電機結構。1994年，Ueha以夾心式壓電定子結構取代具有層疊壓電定子的結構研制出了一臺直徑為80mm的縱扭多模態型超聲電機;從1992年開始，日本山形大學的Tomikawa對縱扭型超聲電機進行了大量的研究。根據電機的結構特點，他把自己研制的電機分為多模態定子型和單一模態定子型兩類;2000年左右，Tsujino對斜槽式模態轉換型超聲電機進行了研究，該電機僅需要一組壓電振子激勵，但是只能實現單向旋轉。
[0003]目前，現有的縱扭復合電機存在以下缺點:
[0004]1、定子基體的扭轉振動有兩種激勵方式，一是由基于dl5效應的扭振壓電陶瓷產生，但這種扭振壓電陶瓷工藝復雜，加工困難，成本高;二是由基于d33效應的縱振壓電陶瓷激勵的縱向振動轉化而得到，該方式需要設計相應的模態轉化器，結構復雜，且只能實現單向旋轉。
[0005]2、縱扭復合型超聲電機結構復雜、裝配工序較多，且容易產生裝配誤差，造成縱向振動和扭轉振動頻率不一致。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型提供一種肋板位移型縱扭復合超聲電機，提供一種轉速平穩，且易裝配，低成本的肋板位移型縱扭復合超聲電機，該電機使用兩組壓電陶瓷片分別激勵出定子中的縱向振動模態和扭轉振動模態。采用基于d31效應的矩形壓電陶瓷片來激勵肋板產生彎振并轉換成定子基體的扭振，從而避免使用基于dl5效應的扭振陶瓷片，使電機能正常工作的同時能夠方便地安裝在各種場合，從而為該電機的產業化打下良好的基礎。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]—種肋板位移型縱扭復合超聲電機，包括定子組件和轉子組件，所述定子組件兩端分別設有轉子組件，且定子組件及轉子組件同軸套接在轉動軸上，所述定子組件與轉動軸接觸兩側分別設有軸承，所述定子組件包括定子基體、彎振壓電陶瓷片組和縱振壓電陶瓷片組，所述定子基體為圓柱狀金屬體，所述圓柱狀金屬體圓周表面均勻設有多個肋板，所述肋板表面中間位置開設有橢圓形槽，所述彎振壓電陶瓷片組固定在肋板兩側，所述縱振壓電陶瓷片組固定在兩個肋板之間的定子基體上;所述轉子組件包括摩擦材料、預壓力裝置和轉子，所述摩擦材料設置在定子組件和轉子之間，所述設置在定子組件兩端的轉子外側分別設有預壓力裝置；
[0009]作為本實用新型的進一步優選，所述預壓力裝置包括硅橡膠輔助壓件和硅橡膠彈簧，所述硅橡膠輔助壓件和硅橡膠彈簧由外至內依次設置在轉子外側；
[0010]作為本實用新型的進一步優選，所述預壓力裝置通過鎖緊螺母緊固于轉動軸上；
[0011]作為本實用新型的進一步優選，所述圓柱狀金屬體圓周表面均勻設有4個肋板，所述圓柱狀金屬體的頂部與底部分別設有4個齒形凸塊，所述齒形凸塊與肋板的高度相同；
[0012]作為本實用新型的進一步優選，所述肋板的長度大于圓柱狀金屬體的高度。
[0013]通過以上技術方案，相對于現有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]本實用新型避免使用工藝復雜的扭轉壓電陶瓷片，用于激勵定子基體的扭轉振動的壓電陶瓷成本低，加工工藝簡單，且裝配方便;通過彎振壓電陶瓷片組和縱振壓電陶瓷片組分別激勵縱向振動模態和扭轉振動模態，使電機具有良好的可控性，電機定子結構更簡單，可操作性強，為其應用及產業化打下了良好的基礎。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0016]圖1是本實用新型的肋板位移型縱扭復合超聲電機的剖視圖；
[0017]圖2是本實用新型的定子組件結構示意圖；
[0018]圖3是本實用新型的圓柱狀金屬體的結構示意圖；
[0019]圖4是本實用新型的肋板位移型縱扭復合超聲電機定子的工作模態，其中:①指的是定子的I階縱振模態振型，②為定子的2階扭振模態振型；
[0020]圖5是本實用新型肋板位移型縱扭復合超聲電機定子的第一種壓電陶瓷極化布置方式及加電方法，圖中定子肋片兩側的彎振壓電陶瓷片組的極化方向相反，需加Φ、Φ +90°、Φ+180°所示的相位差信號激勵；
[0021]圖6是本實用新型肋板位移型縱扭復合超聲電機定子的第二種壓電陶瓷極化布置方式及加電方法。圖中定子肋片兩側的彎振陶瓷片的極化方向相同，需加Φ、Φ +90°、Φ所示的相位差信號激勵。
[0022]圖中:1.轉動軸;2.軸承;3.定子基體;4.摩擦材料;5.轉子;6.硅橡膠彈簧;7.硅橡膠輔助壓件;8.鎖緊螺母;9.縱振壓電陶瓷片組;10、11彎振壓電陶瓷片組;12.橢圓形槽。
【具體實施方式】
[0023]現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0024]如圖1-圖3所示，本實用新型提供一種肋板位移型縱扭復合超聲電機，包括定子組件和轉子組件，所述定子組件兩端分別設有轉子組件，且定子組件及轉子組件同軸套接在轉動軸I上，所述定子組件與轉動軸I接觸兩側分別設有軸承2，所述定子組件包括