全文摘要
一种微小型大功率管状直线超声波电机，包括外壳(6)、安装在外壳(6)内部的轴(3)、压电管(1)、套装在轴(3)前端的预压力机构(5)，外壳(6)内部的后端还滑动安装有直线移动体(4)，直线移动体(4)通过螺纹配合的方式安装在轴(3)上，所述压电管(1)套装在轴(3)上，压电管(1)的两端均设有一金属体(2)；本实用新型具有结构简单，容易实现小型化，生产和维护成本低，适合于产业化批量大规模生产，位置分辨率高，功率体积比大，直接驱动，无需运动形式转化机构，传动刚度大，断电自锁等优点。
设计方案
1.一种微小型大功率管状直线超声波电机，包括外壳(6)、安装在外壳(6)内部的轴(3)、压电管(1)、套装在轴(3)前端的预压力机构(5)，其特征在于：外壳(6)内部的后端还滑动安装有直线移动体(4)，直线移动体(4)通过螺纹配合的方式安装在轴(3)上，所述压电管(1)套装在轴(3)上，压电管(1)的两端均设有一金属体(2)。
2.根据权利要求1所述的一种微小型大功率管状直线超声波电机，其特征在于：所述金属体(2)具有呈圆台状的凹槽。
3.根据权利要求2所述的一种微小型大功率管状直线超声波电机，其特征在于：所述轴(3)的后端设有与金属体(2)的内表面相匹配的凸台(31)，凸台(31)前端的外表面设有与金属体(2)的凹槽相匹配的锥面。
4.根据权利要求2所述的一种微小型大功率管状直线超声波电机，其特征在于：预压力机构(5)包括压盘(51)，压盘(51)的外表面设有与金属体(2)的内表面相匹配的锥面。
5.根据权利要求1所述的一种微小型大功率管状直线超声波电机，其特征在于：直线移动体(4)通过凹凸配合的方式安装在外壳(6)的后端。
6.根据权利要求1所述的一种微小型大功率管状直线超声波电机，其特征在于：外壳(6)内部的前端还设有对直线移动体(4)起限位作用的台阶(61)。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及微机械、微电子、精密制造和特种电机应用领域，具体涉及一种微小型大功率管状直线超声波电机。
背景技术
超声波电机是基于功能陶瓷的超声波频率的振动实现驱动的新型驱动器。超声波电机是一个典型的机电一体化产品，由电机本体和控制驱动电路两部分组成，产品涉及到振动学、波动学、材料学、摩擦学、电子科学、计算技术和实验技术等多个领域。超声波电机打破了由电磁效应获得转速和转矩的传统电机的概念。
原有直线运动超声波电机多采用一个或两个兰杰文压电振子，其结构比较复杂，体积较大；或采用一端固支的方法(如专利：200910080339.6)，其结构虽然简单，但输出推力较小，不适合产业化批量大规模生产。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种微小型大功率管状直线超声波电机，与传统电机相比，它具有以下特点与优点：低速大力矩输出、功率密度高、起停控制性好、可实现直接驱动、可实现精确定位、容易制成直线移动型马达、噪音小、无电磁干扰亦不受电磁干扰、保持力矩大等。
本方案的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种微小型大功率管状直线超声波电机，包括外壳6、安装在外壳6内部的轴3、压电管1、套装在轴3前端的预压力机构5，外壳6内部的后端还滑动安装有直线移动体4，直线移动体4通过螺纹配合的方式安装在轴3上，所述压电管1套装在轴3上，压电管1的两端均设有一金属体2；
优选的，所述金属体2具有呈圆台状的凹槽；
优选的，所述轴3的后端设有与金属体2的内表面相匹配的凸台31，凸台31前端的外表面设有与金属体2的凹槽相匹配的锥面；
优选的，预压力机构5包括压盘51，压盘51的外表面设有与金属体2的内表面相匹配的锥面；
优选的，直线移动体4通过凹凸配合的方式安装在外壳6的后端；
优选的，外壳6内部的前端还设有对直线移动体4起限位作用的台阶61。本实用新型提出的一种微小型大功率管状直线超声波电机具有如下优点：
1、结构简单，容易实现小型化，生产和维护成本低，电机直径可小于6mm，适合于产业化批量大规模生产。
2、位置分辨率高，既可作大行程快速直线运动，也可作微步精密运动。
3、功率体积比大。
4、直接驱动，无需运动形式转化机构。
5、传动刚度大，断电自锁。
以上说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型一种微小型大功率管状直线超声波电机的结构示意图。
【附图标记】
1-压电管，2-金属体，3-轴、31-第一凸台，4-直线移动体，5-预压力机构、51-压盘、52-弹性件、53-支撑体，6-外壳。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实例，对依据本实用新型提出的一种微小型大功率管状直线超声波电机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
在本实用新型的描述中，以设有预压力机构5的一端为“前”，以设有直线移动体4的一端为“后”，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便有描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型的限制。
请参阅图1，一种微小型大功率管状直线超声波电机，具有一外壳6，该外壳6内部安装有轴3、压电管1、与外壳6为滑动连接并能沿轴3的轴线方向移动的直线移动体4，所述轴3的前端套装有支撑体53、压盘51，其后端设有凸台31，本实施例中所述支撑体53采用轴承，起支承作用并用于保证轴3的转动自由度，当然也可以采用其他功能类似的零件，所述支撑体53和压盘51之间设有套设在轴3上的弹性件52，弹性件52起预压紧作用，所述弹性件52采用弹簧，当然也可以采用其他功能类似的零件；所述压盘51、凸台31前端的外表面均为锥面。所述压电管1套装在轴3上，压电管1上粘贴或烧结有压电材料，其两端分别装设一金属体2，每个金属体2上具有呈圆台状的凹槽，用于和前述压盘51或凸台31的锥面进行配合，从而增大金属体2与凸台31、金属体2与压盘51之间的接触面，通电时压电材料工作，固定在压电管两端的金属体随压电管做摇摆运动，同时借助两个凹槽与压盘51、凸台31的配合带动轴3作旋转运动。
所述直线移动体4的内壁设有内螺纹，凸台31后端的外壁设有与直线移动体4的内螺纹相啮合的外螺纹，直线移动体4通过螺纹的配合安装在轴3上，轴3通过螺纹的配合将轴3的旋转运动转换为直线移动体4沿轴3的轴线方向移动的直线运动。
所述支撑体53、弹性件52、压盘51组成了预压力机构5。
在本实施例中，外壳6内部的前端还设有对直线移动体4起限位作用的台阶61。
在本实施例中，外壳6的内壁设有凸块，直线移动体4的外壁上设有与该凸块相匹配的凹槽，也可以是外壳6的内壁设有凹槽，直线移动体4的外壁上设有与该凹槽相匹配的凸块，直线移动体4通过凹凸配合的方式滑动安装在外壳6的内部。
通电时压电材料动作，固定在压电管两端的金属体随压电管作摇摆运动是本领域的公知技术，本实用新型不再详述。
作为本实用新型的进一步改善，所述压电管1一般为压电陶瓷材料，也可以是易产生弹性变形的其它材料。
作为本实用新型的进一步改善，所述直线运动体4可以为金属材料也可以是其他耐磨材料。
作为本实用新型的进一步完善，所述外壳6可以为金属材料也可以是其他耐磨材料，外壳6的形状可以是圆柱形、外方内圆形或其他形状。
本实用新型一种微小型大功率管状直线超声波电机的工作原理如下：
启动交变电源，压电管1在预压力机构5的压紧下，金属体2与轴3之间产生摩擦运动，压电管1和金属体2推动轴3作旋转运动，轴3与直线移动体4通过螺纹配合，从而推动直线移动体4在外壳6内沿轴3的轴线方向作直线移动。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920922018.5
申请日:2019-06-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:41(河南)
授权编号:CN209896941U
授权时间:20200103
主分类号:H02N2/02
专利分类号:H02N2/02;H02N2/04
范畴分类:37P;
申请人:洛阳同铸电子科技有限公司
第一申请人:洛阳同铸电子科技有限公司
申请人地址:471000 河南省洛阳市中国（河南）自由贸易试验区洛阳片区涧西区蓬莱路2号洛阳大学科技园1-3-1幢101六层607室
发明人:马延镇;侯静波;李洪芳
第一发明人:马延镇
当前权利人:洛阳同铸电子科技有限公司
代理人:寿宁;张华辉
代理机构:11019
代理机构编号:北京中原华和知识产权代理有限责任公司 11019
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计