本發明屬于超聲電機，具體涉及一種雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機。

背景技術：

1、超聲電機與傳統的電磁電機不同，是一種利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應，在電激勵信號的作用下，使電機定子產生超聲頻率的微幅振動，并通過摩擦耦合將其傳遞給轉子（動子），進而實現宏觀旋轉、直線或多自由度運動的新型微特電機。行波型超聲電機是目前的發展應用較為成熟，具有結構緊湊簡單、力矩密度大、響應快速、斷電自鎖、無電磁輻射等優勢，其作為一種全新的微特電機，也有著很大的發展潛力和十分廣泛的應用前景。

2、現有的超聲電機包括壓電驅動器、振動體和轉子，通過壓電驅動器帶動振動器振動，振動體帶動轉子轉動，超聲電機在其共振頻率下運行時，能夠產生最大的振動幅度和最佳的驅動效率，因此，驅動模式通常需要匹配電機的共振頻率，這限制了驅動模式的多樣性，導致超聲電機的驅動模式通常被設計較為單一，隨著超聲電機的應用越來越廣泛，現有超聲電機的驅動模式不能夠滿足復雜工況、轉速轉矩動態變化及長時間工作的使用需求。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供了一種雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，能夠適應復雜工況及轉速轉矩動態變化的使用需求。

2、本發明的技術方案是：

3、一種雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，包括殼體，還包括：

4、定子組件，設置在所述殼體的內部，所述定子組件包括定子基體、若干個第一壓電陶瓷片和若干個第二壓電陶瓷片，所述定子基體為環形，若干個所述第一壓電陶瓷片均布設置在所述定子基體的內周面，若干個所述第二壓電陶瓷片均布設置在所述定子基體的外周面，所述第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片均用于接收激勵信號；

5、轉子，其包括柱體、輸出軸，所述柱體設置在所述殼體的內部，所述柱體的底面開設有環形槽，所述環形槽套設在所述定子組件上，所述柱體背離環形槽的一側與所述輸出軸固定連接，所述輸出軸延伸出所述殼體；僅向所述第一壓電陶瓷片施加激勵信號、僅向所述第二壓電陶瓷片施加激勵信號、同時向所述第一壓電陶瓷片和所述第二壓電陶瓷片施加激勵信號時，定子基體分別驅動所述柱體以不同的模式轉動，柱體帶動輸出軸同步轉動。

6、優選的，所述定子基體的內周面固定設置有若干組第一錐形齒，若干組第一錐形齒和若干個第一壓電陶瓷片間隔設置，所述定子基體的外周面固定設置有若干組第二錐形齒，若干組第二錐形齒和若干個第二壓電陶瓷片間隔設置，所述環形槽的兩個內側面均設置為錐形面，環形槽靠近中心的內側面與第一錐形齒接觸，環形槽遠離中心的內側面與第二錐形齒接觸。

7、優選的，所述第一壓電陶瓷片設置有四個，相鄰兩個第一壓電陶瓷片的極化方向分別為朝向環形中心的方向和遠離環形中心的方向，相對兩個第一壓電陶瓷片的極化方向相同。

8、優選的，所述第二壓電陶瓷片設置有四個，相鄰兩個第二壓電陶瓷片的極化方向分別為朝向環形中心的方向和遠離環形中心的方向，相對兩個第二壓電陶瓷片的極化方向相同。

9、優選的，所述第一壓電陶瓷片和相鄰的一個所述第二壓電陶瓷片之間的角度為30°。

10、優選的，所述第一壓電陶瓷片或所述第二壓電陶瓷片包括pzt-8型鋯鈦酸鉛壓電陶瓷、pzt-4型鋯鈦酸鉛壓電陶瓷或pzt-5h型鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的其中一種。

11、優選的，所述定子基體的內周面和外周面均開設有若干個定位槽，所述第一壓電陶瓷片和所述第二壓電陶瓷片分別固定在對應的定位槽內。

12、優選的，所述殼體包括底座、電機蓋，所述電機蓋和所述底座可拆卸連接，所述底座上開設有限位槽，所述定子基體設置在限位槽內，所述電機蓋上設置有軸承，所述輸出軸穿過所述軸承。

13、優選的，所述定子基體和所述底座之間設置有墊片，所述墊片由絕緣材料制成。

14、與現有技術相比，本發明提供的一種雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其有益效果是：

15、通過在定子基體上的內周面設置若干個第一壓電陶瓷片，在定子基體的外周面設置若干個第二壓電陶瓷片，將轉子套在定子基體上，在使用時，僅向第一壓電陶瓷片施加激勵信號、僅向第二壓電陶瓷片施加激勵信號、同時向第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片施加激勵信號，共可提供三種驅動方式，可以激發定子組件的三階振動模態，從而在定子組件上合成沿圓周方向運動的行波，通過定子基體和轉子的柱體之間的摩擦耦合，將定子基體的微幅振動，傳遞給柱體，來實現輸出軸的旋轉運動，三種不同的驅動模式能夠提高電機的應用范圍，從而能夠提高對復雜工況和轉速轉矩動態變化驅動模式的適應性，提高電機的工作壽命。

技術特征：

1.一種雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，包括殼體，其特征在于，還包括：

2.根據權利要求1所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述定子基體（41）的內周面固定設置有若干組第一錐形齒，若干組第一錐形齒和若干個第一壓電陶瓷片（42）間隔設置，所述定子基體（41）的外周面固定設置有若干組第二錐形齒，若干組第二錐形齒和若干個第二壓電陶瓷片（43）間隔設置，所述環形槽的兩個內側面均設置為錐形面，環形槽靠近中心的內側面與第一錐形齒接觸，環形槽遠離中心的內側面與第二錐形齒接觸。

3.根據權利要求1所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述第一壓電陶瓷片（42）設置有四個，相鄰兩個第一壓電陶瓷片（42）的極化方向分別為朝向環形中心的方向和遠離環形中心的方向，相對兩個第一壓電陶瓷片（42）的極化方向相同。

4.根據權利要求3所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述第二壓電陶瓷片（43）設置有四個，相鄰兩個第二壓電陶瓷片（43）的極化方向分別為朝向環形中心的方向和遠離環形中心的方向，相對兩個第二壓電陶瓷片（43）的極化方向相同。

5.根據權利要求4所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述第一壓電陶瓷片（42）和相鄰的一個所述第二壓電陶瓷片（43）之間的角度為30°。

6.根據權利要求1所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述第一壓電陶瓷片（42）或所述第二壓電陶瓷片（43）包括pzt-8型鋯鈦酸鉛壓電陶瓷、pzt-4型鋯鈦酸鉛壓電陶瓷或pzt-5h型鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的其中一種。

7.根據權利要求1所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述定子基體（41）的內周面和外周面均開設有若干個定位槽，所述第一壓電陶瓷片（42）和所述第二壓電陶瓷片（43）分別固定在對應的定位槽內。

8.根據權利要求1所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述殼體包括底座（6）、電機蓋（2），所述電機蓋（2）和所述底座（6）可拆卸連接，所述底座（6）上開設有限位槽，所述定子基體（41）設置在限位槽內，所述電機蓋（2）上設置有軸承（1），所述輸出軸穿過所述軸承（1）。

9.根據權利要求8所述的雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，其特征在于，所述定子基體（41）和所述底座（6）之間設置有墊片（5），所述墊片（5）由絕緣材料制成。

技術總結
本發明屬于超聲電機技術領域，涉及一種雙面交錯錐齒形行波旋轉超聲電機，包括殼體、定子組件、轉子，轉子包括定子基體、若干個第一壓電陶瓷片和若干個第二壓電陶瓷片，定子基體為環形，若干個第一壓電陶瓷片均布在定子基體的內周面，若干個第二壓電陶瓷片均布在定子基體的外周面，第一壓電陶瓷片或第二壓電陶瓷片用于接收激勵信號，轉子包括柱體、輸出軸，柱體的底面開設有環形槽，環形槽套設在定子基體上，柱體背離環形槽的一側與輸出軸固定連接，輸出軸延伸出所述殼體，僅向第一壓電陶瓷片施加激勵信號、僅向第二壓電陶瓷片施加激勵信號、同時向第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片施加激勵信號時，定子組件分別驅動柱體以不同的模式轉動。

技術研發人員：陳曄,李松濤,楊光,李雨洵,楊鈞麟
受保護的技術使用者：遼寧工業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24