基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置

摘要

本发明涉及基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，属超声电机技术领域。该夹持定位装置包括开口外框(6)和支持件。该装置一方面它能够保证了定子在电机导轨的运动方向上不能移动且在三个方向上不能转动，即提高电机结构的稳定性，保证定子运动的稳定性，提高负载能力和运行效率；另一方面它能调节定子与动子间的预压力，并便于测量预压力的大小，同时保证在安装过程中施加的预压力满足设计要求。

权利要求

1.一种基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，用于V形定子的夹持定位，该V形定子带有两个振子，每个振子由前端盖、压电陶瓷片组、后端盖组成，特征在于：夹持定位装置包括开口外框(6)和支持件；

上述开口外框(6)依次由第一边框，第二边框，第三边框，第四边框组成，其中与动子导轨(10)平行的第一边框设有开口；

上述支持件带有两条分别与V形定子两振子垂直的支持臂(4)，每个支持臂(4)安装于对应振子的两相邻压电陶瓷片组之间，并通过预紧螺栓(7)固定在一起；V形定子(8)整体通过支持件安装于开口矩形外框(6)内部，且V形定子的驱动足位于第一边框开口处；

上述开口外框(6)的第二边框及第四边框均设有与第一边框平行的凸台(3)，通过上述凸台(3)和第一边框之间安装有圆柱轨(9)；上述支持件的每条支持臂末端均带有与第一边框平行的臂尾(1)，臂尾带有圆形通孔，通过圆形通孔安装于圆柱轨(9)上，使定子只能沿定子对称轴方向移动；在上述凸台与臂尾之间还设有压紧弹簧(2)。

2.根据权利要求1所述的基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，其特征在于：上述开口外框(6)还带有与支持件配合的定位螺钉(5)。

3.一种基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，用于V形定子的夹持定位，该V形定子带有两个振子，每个振子由前端盖、压电陶瓷片组、后端盖组成，特征在于：夹持定位装置包括开口外框(6)和支持件；

上述开口外框(6)依次由第一边框，第二边框，第三边框，第四边框组成，其中与动子导轨(10)平行的第一边框设有开口；

上述支持件带有两条分别与V形定子两振子垂直的支持臂(4)，每个支持臂(4)安装于对应振子的两相邻压电陶瓷片组之间，并通过预紧螺栓(7)固定在一起；V形定子(8)整体通过支持件安装于开口矩形外框(6)内部，且V形定子的驱动足位于第一边框开口处；

上述开口外框的第二边框及第四边框均设置有与定子对称轴方向平行的导轨(12)；上述支持件的两条支持臂末端分别带有与上述导轨配合的滑块(11)；

上述开口外框(6)第三边框上还带有与支持件配合的压紧螺栓(13)，第三边框和支持件之间设置有压紧弹簧(2)。

4.根据权利要求1所述的基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，其特征在于：上述开口外框(6)还带有与支持件配合的定位螺钉(5)。

说明书

技术领域：

本发明为一种基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，属超声电机技术领域。

背景技术：

直线超声电机是20世纪80年代迅速发展和应用的一种新型微电机，它利用压电元件的逆压电效应和弹性体的超声振动，并通过定子和动子之间的摩擦作用，把弹性体的微幅振动转换成动子的宏观直线(旋转)运动，直接推动负载。它具有结构紧凑、低速大扭矩、响应快、定位精度高和电磁兼容性等优点。在航空航天、武器装备和精密驱动领域有着广泛的应用前景。

目前国内直线超声电机的研究发展很快，清华大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学等高校先后对直线超声电机展开了研究。在中国专利网上，从2004年开始陆续刊登了环形驻波直线超声电机【200510046044.9】、棱柱型纵弯复合振子直线超声电机【200610132316.1】、三角形弯板式压电直线超声电机【200710045921.X】、H形驻波直线超声电机振子【200820014739.8】等。近近年来，南京航空航天大学研制成功了圆柱结构双轮足驱动直线超声电机及电激励方法【200710020963.8】、基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机【200810124426.2】等。但是现有的超声电机尚有输出功率小、效率低、寿命短等不足。经查阅，有些直线超声电机(如：张铁民；梁莉；梁丽英的国家发明专利“双柱体振子直线超声电机”，申请号：200610132315.7)虽有预压装置，如预紧弹簧和预紧螺钉，但没有测量预压力的作用。而且设置不恰当，会产生多余的移动和转动。也有的直线超声电机(如：赵淳生；许海的国家发明专利“小型直线超声电机”，申请号：200510037644.9)设置有测量预压力的装置，但预紧功能不够好，而且会产生转动，所以会造成预压力的测量不够准确。

超声电机的夹持、定位是影响直线超声电机的输出效率和稳定性的重要因素。目前直线超声电机主要通过如图4所示的结构施加预压力。这种夹持装置，其连接底板与夹持件的滑轨设置在定子的对称线上，虽然保证了定子在电机导轨的运动方向上不能移动，但却无法限制定子在三个方向上的转动，不能保证定子运动的稳定性，进而降低了负载能力，运行效率不高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置。一方面它能够保证了定子在电机导轨的运动方向上不能移动且在三个方向上不能转动，即提高电机结构的稳定性，保证定子运动的稳定性，提高负载能力和运行效率；另一方面它能调节定子与动子间的预压力，并便于测量预压力的大小，同时保证在安装过程中施加的预压力满足设计要求。

第一种基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，用于V形定子的夹持定位，该V形定子带有两个振子，每个振子由前端盖、压电陶瓷片组、后端盖组成，特征在于：夹持定位装置包括开口外框和支持件；上述开口外框依次由第一边框，第二边框，第三边框，第四边框组成，其中与动子导轨平行的第一边框设有开口；上述支持件带有两条分别与V形定子两振子垂直的支持臂每个支持臂安装于对应振子的两相邻压电陶瓷片组之间，并通过预紧螺栓固定在一起；V形定子整体通过支持件安装于开口矩形外框内部，且V形定子的驱动足位于第一边框开口处；上述开口外框的第二边框及第四边框均设有与第一边框平行的凸台，通过上述凸台和第一边框之间安装有圆柱轨；上述支持件的每条支持臂末端均带有与第一边框平行的臂尾，臂尾带有圆形通孔，通过圆形通孔安装于圆柱轨上，使定子只能沿定子对称轴方向移动；在上述凸台与臂尾之间还设有压紧弹簧。通过改变开口矩形外框的位置，实现对压紧弹簧伸缩量的调节，完成对电机预压力的控制。

上述开口外框还带有与支持件配合的定位螺钉。定位螺钉用于控制开口矩形外框相对与动子导轨的位置，实现对电机预压力的控制。

第二种基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机的夹持定位装置，用于V形定子的夹持定位，该V形定子带有两个振子，每个振子由前端盖、压电陶瓷片组、后端盖组成，特征在于：夹持定位装置包括开口外框和支持件；上述开口外框依次由第一边框，第二边框，第三边框，第四边框组成，其中与动子导轨平行的第一边框设有开口；上述支持件带有两条分别与V形定子两振子垂直的支持臂，每个支持臂安装于对应振子的两相邻压电陶瓷片组之间，并通过预紧螺栓固定在一起；V形定子整体通过支持件安装于开口矩形外框内部，且V形定子的驱动足位于第一边框开口处；上述开口外框的第二边框及第四边框均设置有与定子对称轴方向平行的导轨；上述支持件的两条支持臂末端分别带有与上述导轨配合的滑块；上述开口外框第三边框上还带有与支持件配合的压紧螺栓，第三边框和支持件之间设置有压紧弹簧。

本发明的夹持定位装置将限位滑轨设置在夹持件两侧，不但保证了定子在电机导轨的运动方向上不能移动，而且限制定子在三个方向上的转动。上述开口外框还带有与支持件配合的定位螺钉。本发明下端的弹簧与压紧螺栓起设定预压力的作用，压紧螺栓则起固定弹簧的作用，并和定位螺钉一道起调节预压力的作用，这样可根据不同的需要设定预压力。

本发明还可以增加了测量预压力的功能。

目前超声电机的夹持、定位的研究报道很少，也没有这方面的专利。本发明提出新的夹持、定位方法。它将电机结构设计为定子、动子、夹持部件和定位部件四部分。夹持部件包括开口矩形外框和支持件，定子通过夹持件固定在开口矩形外框，它在电机导轨的运动方向上不能移动，而在与导轨的运动方向相垂直的方向上能够移动。本项发明提高了电机结构的稳定性。另外，在夹持件的下端新增加了螺栓、弹簧部件和螺钉定位部件，可以精确的控制定子与动子间的预压力，能够保证在安装过程中施加的预压力满足设计要求。

附图说明：

图1是本发明的用于直线超声电机夹持定位装置的结构示意图方式1。

图2、3是本发明的用于直线超声电机夹持定位装置的结构示意图方式2。

图4是国家发明专利“基于连续变幅杆原理的K形直线超声电机”的电机改进结构方案图。

图中标号名称：1.臂尾；2.压紧弹簧；3.凸台；4.支持臂；5定位螺钉；6.开口外框；7.预紧螺栓；8.V形定子；9.圆柱轨；10.动子导轨；11.滑块；12.限位滑轨；13.压紧螺栓。

具体实施方式：

具体实施方式1：一种用于直线超声电机夹持定位装置如图1所示。其特点是：1.定子与支持件1之间用压紧弹簧2和圆柱轨9连接，夹持部件件包括圆柱轨9、压紧弹簧2、开口矩形外框6。圆柱轨9与开口矩形外框6之间用螺钉固定连接。压紧弹簧2和圆柱轨2分左右两个，轴向方向与导轨10的运动方向相垂直。臂尾1为横向矩形板，板上开有与圆柱轨直径相当的圆孔。压紧弹簧2装在圆柱轨9上，夹在臂尾1和凸台2之间。两个兰杰文振子固定在夹持部件上，所以兰杰文振子仅仅能够沿着圆柱轨2，在圆柱轨2的轴向向移动。此装置限制了定子在其他方向的位移和转动，从而可减少定子的无用功，提高效率。2.可施加并测定预压力，包括压紧弹簧2、定位螺钉5、夹持部件、开口矩形外框4。开口矩形外框底端有通孔，通孔处装入定位螺钉。通过改变开口矩形外框的位置，实现对压紧弹簧2伸缩量的调节，完成对电机预压力的控制。定位螺钉5用于控制开口矩形外框4相对与导轨10的位置，实现对电机预压力的控制。在电机安装之前，定位螺钉5的长度是经过标定的。向导轨方向移动开口矩形外框，致定位螺钉接触支持臂，这时压紧弹簧2的变形使得定子和导轨之间产生预压力，该预压力即为标定的预压力值，从而实现预压力的准确加载。

夹持部件使得电机结构稳定，输出效率提高；定、动子之间的预压力的准确加载，有利于电机的稳定运行，使得电机有好得输出效率和高得输出效率。

具体实施方式2：一种用于直线超声电机夹持定位装置如图2所示。其特点是：1.定子与夹持件之间用滑轨连接，夹持部件包括滑块11、限位滑轨12和开口矩形外框6。限位滑轨12与开口矩形外框之间、支持臂4与滑块11之间均用螺钉固定连接。滑轨分左右两个，其滑动方向与导轨10的运动方向相垂直。夹持部件将两个兰杰文振子固定，所以兰杰文振子的运动通过滑轨来实现。此装置限制了定子在其他方向的位移和转动，从而可减少定子的无用功，提高效率。2.可施加并测定预压力，包括压紧螺栓13、压紧弹簧2、定位螺钉7、支持臂4、开口矩形外框6。开口矩形外框底端开有两个通孔，中间通孔处装入压紧螺栓5，支持臂4的底端中间也开有圆通孔，下半部分圆孔直径大于上半部分，压紧螺栓顶端部分进入该圆孔，并能伸入小圆孔中。在压紧螺栓圆杆上装入压紧弹簧2，压紧弹簧2外宽小于支持臂4的大圆孔宽度但大于小圆孔宽度，即压紧弹簧顶端卡在大小圆孔交接处。通过改变支持臂4与开口矩形外框的距离，实现对压紧弹簧2伸缩量的调节，完成对定子与动子之间施加预压力和对电机预压力的控制。定位螺钉5用于控制开口矩形外框6相对与导轨10的位置，实现对电机预压力的控制。在电机安装之前，定位螺钉5的长度是经过标定的。向导轨方向移动开口矩形外框，致定位螺钉接触支持臂，这时压紧弹簧2的变形使得定子和导轨之间产生预压力，该预压力即为标定的预压力值，从而实现预压力的准确加载。

夹持部件使得电机结构稳定，输出效率提高；定、动子之间的预压力的准确加载，有利于电机的稳定运行，使得电机有好得输出效率和高得输出效率。