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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种预紧力施加方式优化的双转子超声电机及方法，双转子超声电机包括定子、输出轴、轴承、两个转子、两个预压螺母、两个预压弹簧、固定支架和p个连杆。定子包含定位盘、空心螺柱、两个驱动环、四个兰杰文换能器和两个复合螺母。通过复合螺母对所有兰杰文换能器中的压电陶瓷片同步、均匀的施加预紧力，显著简化了在该类超声电机中多个兰杰文换能器的性能一致性调节手段，从而大幅提升该类超声电机的性能稳定性。本发明具有多组压电陶瓷预紧力施加方式简便、稳定、可行、可靠；结构设计形式灵活，兰杰文换能器性能一致性好，电机驱动性能稳定性高，可广泛应用于航空航天、精密光学、精密制造领域。

主权项：1.一种预紧力施加方式优化的双转子超声电机，其特征在于，包括定子、输出轴、轴承、第一至第二转子、第一至第二预压螺母、第一至第二预压弹簧、固定支架、以及p个连杆，p为大于等于3的自然数；所述定子包括定位盘、空心螺柱、第一至第二驱动环、第一至第四兰杰文换能器、以及第一至第二复合螺母；所述空心螺柱为两端开口的空心圆柱体，其外壁上设有外螺纹；所述定位盘呈圆环状，其内壁和所述空心螺柱的外壁同轴固连，且定位盘和所述空心螺柱的中截面共面；所述第一至第四兰杰文换能器结构相同，均包含第一至第二变幅杆，第一至第二定位柱、以及第一至第二压电陶瓷组；所述第一至第二变幅杆结构相同，均渐变部和梁部，其中，所述渐变部采用变截面结构，横截面积由一端到另一端逐渐变小；所述梁部呈柱体，其横截面呈扇形且面积大于所述渐变部面积较大的一端；所述渐变部面积较大的一端和所述梁部的一个端面同轴固连；所述梁部另一个端面中心设有用于定位盲孔；所述第一至第二压电陶瓷组均包含2p个依次层叠的压电陶瓷片，p为大于等于1的自然数；所述压电陶瓷片的形状与梁部的横截面形状相同，沿厚度方向极化，中心设有用于定位通孔；所述第一至第二压电陶瓷组中相邻压电陶瓷片的极化方向相反；所述第一定位柱穿过第一压电陶瓷组后伸入第一变幅杆的定位盲孔中；第二定位柱穿过第二压电陶瓷组后伸入第二变幅杆的定位盲孔中；所述第一至第四兰杰文换能器的第一定位柱周向均匀设置在所述定位盘一侧的端面上，均和定位盘垂直固连；第一至第四兰杰文换能器的第二定位柱周向均匀设置在所述定位盘另一侧的端面上，均和定位盘垂直固连；且第一至第四兰杰文换能器的第一定位柱、第二定位柱关于定位盘对称设置；所述第一至第二复合螺母结构相同，均包含螺帽和预紧柱；所述预紧柱沿其轴线设有用于和所述空心螺柱相配合的螺纹通孔；所述螺帽外径大于所述预紧柱上螺纹通孔的直径，和预紧柱的一端同轴固连，用于旋转所述预紧柱；所述螺帽沿其轴线设有用于输出轴穿过的通孔；所述第一复合螺母的预紧柱和所述空心螺柱的一端螺纹相连，且第一复合螺母的预紧柱远离其螺帽的一端分别和第一至第四兰杰文换能器中第一变幅杆的梁部相抵，将第一至第四兰杰文换能器的第一压电陶瓷组压紧在其第一变幅杆和定位盘之间；所述第二复合螺母的预紧柱和所述空心螺柱的另一端螺纹相连，且第二复合螺母的预紧柱远离其螺帽的一端分别和第一至第四兰杰文换能器中第二变幅杆的梁部相抵，将第一至第四兰杰文换能器的第二压电陶瓷组压紧在其第二变幅杆和定位盘之间；所述第一至第四兰杰文换能器中，第一压电陶瓷组中与第一变幅杆相抵的压电陶瓷片的极化方向和第二压电陶瓷组中与第二变幅杆相抵的压电陶瓷片的极化方向相反；所述第一至第二驱动环结构相同，呈圆环状，一个端面上周向均匀设有m个驱动齿，m为大于等于3的自然数；所述第一至第四兰杰文换能器中第一变幅杆面积较小的一端均和所述第一驱动环未设驱动齿的端面固连，使得第一驱动环和定位盘同轴；第一至第四兰杰文换能器中第二变幅杆面积较小的一端穿过固定盘上其对应的通孔后均和所述第二驱动环未设驱动齿的端面固连，使得第二驱动环和定位盘同轴；所述轴承设置在空心螺柱和输出轴之间，内圈和输出轴同轴固连，外圈和空心螺柱同轴固连，使得输出轴两端分别从第一复合螺母、第二复合螺母中伸出；所述输出轴的两端分别设有和所述第一预压螺母、第二预压螺母相配合的外螺纹；所述第一至第二转子结构相同，均为一端开口另一端封闭的空心圆柱体，且封闭的一端中心均设有用于和所述输出轴配合的通孔；第一转子、第二转子分别套在所述输出轴的两端，开口相向，均在封闭端的通孔处和输出轴键连，使得其周向和输出轴固定，轴向能够相对输出轴自由滑动；所述第一预压螺母和输出轴螺纹相连；第一预压弹簧套在输出轴外，一端和第一预压螺母相抵，另一端和第一转子相抵，呈压缩状态，使得第一转子和所述第一驱动环上的驱动齿相抵；所述第二预压螺母和输出轴螺纹相连；第二预压弹簧套在输出轴外，一端和第二预压螺母相抵，另一端和第二转子相抵，呈压缩状态，使得第二转子和所述第二驱动环上的驱动齿相抵；所述p个连杆周向设置在所述定位盘外，内侧一端均和所述定位盘固连，外侧一端均和所述固定支架固连，所述固定支架用于和外界相连。

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