阅读说明：本技术 一种多定子并联直接驱动的超声电机 (Multi-stator parallel direct-drive ultrasonic motor ) 是由 牛瑞坤 朱华 于 2020-03-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种多定子并联直接驱动的超声电机,底座均匀开设扇形卡槽；转子位于底座的中心,通过轴承与底座相连接；所述柔性约束保持架的形状与卡槽相适应,并在侧面与底座对应的位置分别设置螺纹孔,二者借助螺钉相固定；所述弧形定子整体呈圆弧形,由一片圆弧形磷青铜基体和上下两片分别为四个分区的圆弧形压电陶瓷片粘贴组成,基体的内侧面设有至少一个驱动足；各压电陶瓷片由十字形分隔为四个分区；所述弧形定子放置于柔性约束保持架上,二者形成间隙配合,通过调整螺钉为弧形定子与转子提供不同的预压力。此种结构采用多定子并联驱动方式,功耗更低,并且采用模块化驱动,方便拆卸和组装,灵活性更强。(The invention discloses an ultrasonic motor with multiple parallel stators and direct drive, wherein a base is uniformly provided with fan-shaped clamping grooves; the rotor is positioned in the center of the base and is connected with the base through a bearing; the shape of the flexible constraint retainer is adapted to the clamping groove, threaded holes are respectively arranged at the positions of the side surface corresponding to the base, and the flexible constraint retainer and the base are fixed by screws; the arc-shaped stator is integrally in an arc shape and is formed by sticking an arc-shaped phosphor bronze substrate and an upper arc-shaped piezoelectric ceramic plate and a lower arc-shaped piezoelectric ceramic plate which are respectively divided into four subareas, and at least one driving foot is arranged on the inner side surface of the substrate; each piezoelectric ceramic piece is divided into four subareas by a cross; the arc stator is placed on the flexible constraint retainer, the arc stator and the flexible constraint retainer form clearance fit, and different pre-pressures are provided for the arc stator and the rotor through the adjusting screw. The structure adopts a multi-stator parallel driving mode, has lower power consumption, adopts modular driving, is convenient to disassemble and assemble, and has stronger flexibility.)

一种多定子并联直接驱动的超声电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种多定子并联直接驱动的超声电机。

背景技术

旋转式运动平台中，最早发展起来的是电磁电机，其特点是转动速度较快，缺点为力矩小，且定位精度不够高。之后一些科学家研发了一种行波型旋转超声电机，其具有较大的力矩，并且有很高的定位精度，但是其机电转换效率相对比较低，具有较大的功耗，有待改进。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多定子并联直接驱动的超声电机，与行波型旋转超声电机相比，采用多定子并联驱动方式，功耗更低，并且采用模块化驱动，方便拆卸和组装，灵活性更强。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多定子并联直接驱动的超声电机，包括底座、柔性约束保持架、弧形定子和转子，其中，底座均匀开设用于放置柔性约束保持架的扇形卡槽；转子位于底座的中心，通过轴承与底座相连接；

所述柔性约束保持架的形状与卡槽相适应，并在侧面与底座对应的位置分别设置螺纹孔，二者借助螺钉相固定；

所述弧形定子整体呈圆弧形，由一片圆弧形磷青铜基体和上下两片分别为四个分区的圆弧形压电陶瓷片粘贴组成，其中，基体的内侧面设有至少一个驱动足；各压电陶瓷片由十字形分隔为四个分区，分别为两个正极和两个负极，且相同极性不相邻，且上下两片压电陶瓷片的对应极性相同；

所述弧形定子放置于柔性约束保持架上，二者形成间隙配合，通过调整螺钉的前后位置，从而为弧形定子与转子提供不同的预压力。

上述底座均匀开设1-3个扇形卡槽。

上述柔性约束保持架包括本体及若干支撑架，其中，本体由呈圆弧状的板体并以两端均向圆心方向延伸而成，且整体为对称结构，所述螺纹孔设置于本体的圆弧状板体侧面；支撑架呈U型，均匀排布并固定于本体内侧底部；其数目与弧形定子的数目相同，形状与卡槽相适应，安放在底座上的卡槽内，并与卡槽的底部相接触，柔性约束保持架的两端与卡槽内部两端面相互平行。

上述柔性约束保持架由具有塑性变形性能的非金属材料制作而成。

上述柔性约束保持架的支撑架由绝缘材质制成。

上述弧形定子驱动足的数量及设置位置通过计算振动模态得到，对应波峰位置即为设置驱动足的最优数量及位置。

上述弧形定子驱动足端面为圆弧形。

采用上述方案后，本发明具有以下特点：

(1)电机定子使用面内振动模态完成电能到机械能的转换，机电转换效率更高，系统响应快，传动精度高，不受到周围磁场环境的干扰；

(2)本发明最多可以运用三个弧形定子并联驱动，电机可获得较大的转矩；

(3)可以根据需求来安放定子的数量，从而产生不同的力矩效果，增加应用的灵活性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中柔性约束保持架的结构示意图；

图3是本发明中弧形定子的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供一种多定子并联直接驱动的超声电机，包括底座1、柔性约束保持架3、弧形定子4和转子5，下面分别介绍。

所述底座1均匀开设扇形卡槽，卡槽的数量为1-3个，排布于底座1上，用于放置柔性约束保持架3。

所述转子5位于底座1的中心，通过轴承与底座1相连接。

柔性约束保持架3为弧形结构，由塑性变形较好的非金属材料制作而成，其结构如图2所示，包括本体31及若干支撑架32(支撑架材质没有要求，只要绝缘材质就行)，其中，本体31由呈圆弧状的板体并以两端均向圆心方向延伸而成，且整体为对称结构，本体31的圆弧状板体侧面还开设有螺纹孔；支撑架32呈U型，均匀排布并固定于本体31内侧底部；其数目与弧形定子4的数目相同，形状与卡槽相适应，安放在底座1上的卡槽内，并与卡槽的底部相接触，柔性约束保持架3的两端与卡槽内部两端面相互平行，底座1与柔性约束保持架3螺纹孔的对应位置也设置螺纹孔，二者借助螺钉2相固定。

所述弧形定子4整体呈圆弧形，由一片圆弧形磷青铜基体41和上下两片分别为四个分区的圆弧形压电陶瓷片42粘贴组成，其中，基体41的内侧面设有至少一个驱动足43，所述驱动足43的数量及设置位置可通过计算振动模态得到，对应波峰位置即为设置驱动足的最优数量及位置，驱动足端面为圆弧形；各压电陶瓷片42由十字形分隔为四个分区，分别为两个正极和两个负极，且相同极性不相邻，且上下两片压电陶瓷片的对应极性相同。

所述弧形定子4放置于柔性约束保持架3的支撑架32上，其数量可以根据对扭矩的需求，设置1-3个，弧形定子4与柔性约束保持架3形成间隙配合，可带动柔性约束保持架3一起自由前后移动，而防止弧形定子与转子接触；在本实施例中，每个弧形定子4上均有两个驱动足43，驱动足43分别与中间的转子5相接触，通过产生摩擦力来驱动转子5的转动，而通过调整螺钉2的前后位置，可以为弧形定子4与转子5提供不同的预压力。

采用上述结构后，弧形定子4安放在柔性约束保持架3上，弧形定子4上的驱动足43与转子5相接触，并通过柔性约束保持架3上的螺钉2来提供预压力，使弧形定子4的驱动足43与转子5始终处于压紧接触的状态。当给弧形定子4施加信号相位差为90度的电压时，弧形定子4的两个驱动足会产生交替的椭圆运动，从而通过与转子5产生接触摩擦，驱动转子5产生旋转运动。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。