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1、(10)申请公布号 CN 102882419 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 2 4 1 9 A *CN102882419A* (21)申请号 201110194845.5 (22)申请日 2011.07.13 H02N 2/00(2006.01) (71)申请人齐智欣 地址 110168 辽宁省沈阳市浑南新区五里河 斜路11号 (72)发明人齐智欣 (54) 发明名称 一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达 (57) 摘要 一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达属于 柱状弯曲旋转超声波马达结构的改进。本发明提 供一种有利于微型化和产业化的实心金属柱状弯 曲旋。
2、转超声波马达。本发明包括由上套筒和下套 筒组成的套筒，下套筒底部固定有定子夹持端，套 筒内设置有一端与定子夹持端相固定的定子，定 子另一端连接转子，转子输出端为输出轴，上套筒 顶部设置有与输出轴相应的开口，位于套筒内的 上套筒与转子之间的输出轴上从上套筒顶部向下 依次设置有微轴承、垫圈和弹簧。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达，包括由上套筒(5)和下套筒(2)组成的套 筒(11)，其特征在于下套筒(2)底。
3、部固定有定子夹持端(1)，套筒(11)内设置有一端与定 子夹持端(1)相固定的定子(3)，定子(3)另一端连接转子(6)，转子(6)输出端为输出轴 (10)，上套筒(5)顶部设置有与输出轴(10)相应的开口，位于套筒(11)内的上套筒(5)与 转子(6)之间的输出轴(10)上从上套筒(5)顶部向下依次设置有微轴承(9)、垫圈(8)和 弹簧(7)。 2.根据权利要求1所述的一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达，其特征在于定子 (3)包括一部分侧面为两个相互垂直的平面的金属柱体，两个相互垂直的平面上分别粘贴 有具有电极的压电片(12)。 3.根据权利要求1所述的一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达，其。
4、特征在于上套筒 (5)和下套筒(2)通过螺钉(4)相连接。 4.根据权利要求1所述的一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达，其特征在于定子 (3)上表面和转子(6)下表面的接触部分为具有斜度的切槽结构。 权 利 要 求 书CN 102882419 A 1/2页 3 一种实心金属柱状弯曲旋转超声波马达 技术领域 0001 本发明属于柱状弯曲旋转超声波马达结构的改进。 背景技术 0002 柱状弯曲旋转超声波马达是一种行波型马达，它是利用定子的两个相互垂直的弯 曲模态来产生合成弯曲摇头运动。按照其结构的不同，可以简单的将其分类为夹心式、管式 和柱式。 0003 国外在该方向的研究起步较早，并且已经取得了。
5、显著的成果。其中，日本在世界上 一直处于领先地位。在1989年日本的Minoru Kuroswa和Sadayuki Ueha等人研制出了第 一台压电片夹心式弯曲旋转超声波马达。随后，日本佳能公司对其进行了改进，研制出直径 为10mm的夹心式弯曲旋转超声波马达，并成功应用于照相机中。 0004 1994年Morita等人研制出压电薄膜柱状弯曲旋转超声波马达，马达定子的外径 为2.4mm，长为10mm，钛管厚0.25mm，薄膜厚为8m，工作频率为109kHz，最大转速295r/ min。这种马达是通过水热沉积方法在钛管的外表面沉积出一层PZT薄膜，以此作为马达 的定子换能器。随后，Morita等人。
6、又通过改进薄膜的沉积技术来不断提高这种马达的性 能。2000年通过改进的薄膜沉积技术，研制出体积更小、性能更好的马达，其定子的外径 为1.4mm，内径为1.2mm，长为5.0mm，工作频率为227kHz，最大转速680r/min，最大转矩 0.67Nm。由于压电薄膜的沉积比较困难，研究人员又研制出压电陶瓷管式和压电陶瓷柱 超声波马达。这种马达把压电陶瓷管或压电陶瓷柱作为定子换能器，其驱动原理与压电薄 膜超声波马达一样。 0005 2002年土耳其的Burhanettin Koc等人研制出一种新型的柱状弯曲旋转超声波 马达，这种马达是用粘贴上压电片的金属管来作为定子换能器，马达的定子直径为2.4。
7、mm， 长为10mm，工作频率为69.5kHz，最大扭矩为1.8mNm。2003年Burhanettin Koc等人在此 基础上又进一步研制出体积更小的马达，定子直径为1.6mm，长为6mm，工作频率为130kHz， 最大扭矩为0.5mNm，转速可达到45r/sec。这种马达的主要优点是通过金属管来代替压电 陶瓷管作为定子换能器，从而不需要考虑陶瓷管的加工和分区极化问题；且其驱动电路为 单驱动源电路，比较简单。 0006 压电片夹心式、压电管式和压电柱式超声波马达，各自都有其独特的特点，但都有 不利于微型化和产业化的不足之处。 发明内容 0007 本发明就是针对上述问题，提供一种有利于微型化和。
8、产业化的实心金属柱状弯曲 旋转超声波马达。 0008 本发明包括由上套筒和下套筒组成的套筒，其结构要点下套筒底部固定有定子夹 持端，套筒内设置有一端与定子夹持端相固定的定子，定子另一端连接转子，转子输出端为 输出轴，上套筒顶部设置有与输出轴相应的开口，位于套筒内的上套筒与转子之间的输出 说 明 书CN 102882419 A 2/2页 4 轴上从上套筒顶部向下依次设置有微轴承、垫圈和弹簧。 0009 定子包括一部分侧面为两个相互垂直的平面的金属柱体，两个相互垂直的平面上 分别粘贴有具有电极的压电片。 0010 上套筒和下套筒通过螺钉相连接。 0011 定子上表面和转子下表面的接触部分为具有斜度。
9、的切槽结构。 0012 本发明的有益效果： 0013 由于金属柱的加工简单，压电片的极化容易；不需要考虑陶瓷柱的加工和极化问 题，可以做的非常小，加工制造成本也比较低，有利于马达的微型化和产业化。 附图说明 0014 图1为马达结构。 0015 图2为马达的定子结构。 0016 图3为马达定子俯视图。 0017 附图中，1为定子夹持端，2为下套筒，3为定子，4为螺钉，5为上套筒，6为转子，7 为弹簧，8为垫圈，9为微轴承，10为输出轴，11为套筒，12为压电片。 具体实施方式 0018 本发明包括由上套筒5和下套筒2组成的套筒11，下套筒2底部固定有定子夹持 端1，套筒11内设置有一端与定子夹。
10、持端1相固定的定子3，定子3另一端连接转子6，转子 6输出端为输出轴10，上套筒5顶部设置有与输出轴10相应的开口，位于套筒11内的上套 筒5与转子6之间的输出轴10上从上套筒5顶部向下依次设置有微轴承9、垫圈8和弹簧 7。 0019 定子3包括一部分侧面为两个相互垂直的平面的金属柱体，两个相互垂直的平面 上分别粘贴有具有电极的压电片12。 0020 上套筒5和下套筒2通过螺钉4相连接。 0021 定子3上表面和转子6下表面的接触部分为具有斜度的切槽结构。 0022 根据图3所示，因为定子是左右对称的，所以对于主轴的面积惯性矩是横向的；对 于另外的主轴的面积惯性矩是纵向的；这使得定子有两个相垂直的弯曲模态，它们的共振 频率彼此接近，当激励左侧的压电片时，定子会在轴向上激发出弯曲振动；当激励右侧的压 电片时，定子会在纵向上激发出弯曲振动。利用这两个空间和时间上都相差90的弯曲振 动，可使定子做弯曲摇头运动；此时定子顶部质点作椭圆运动。 说 明 书CN 102882419 A 1/2页 5 图1 说 明 书 附 图CN 102882419 A 2/2页 6 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102882419 A 。