超声电机热固性树脂基摩擦材料及摩层制作法和辅助工具制造技术

本发明专利技术涉及一种超声电机热固性树脂基摩擦材料及摩层制作法和辅助工具，属超声电机领域。该材料由：热固性树脂３５％～８０％、固化剂０％～３４％、纳米耐磨粉５％～１５％、碳纤维５％～１５％、氧化铜０％～１０％、聚四氟乙烯０％～５％、铜粉５％～１０％、石墨２％～１０％、丁腈橡胶０％～５％、矿物质０％～１０％组成。本发明专利技术摩擦材料具有优越的耐磨性、合适的硬度、优良的输出特性，关键在于可低温固化，直接成型，所以可以利用本发明专利技术的方法制作超声电机摩擦层。该方法较传统方法经济、简单。本发明专利技术辅助工具由移动杆和底座组成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声电机热固性树脂基摩擦材料及摩层制作法和辅助工具，属于超声电机

技术介绍
超声波电机(Utrasonic Motor，USM)，是二十世纪末发展起来的一种新型微电机。它利用压电材料的逆压电效应激发出弹性体的超声振动来实现电能到机械能的转换，并利用振子和动子之间的摩擦作用将运动和力传递出去。由于超声电机通过摩擦作用传送能量，所以摩擦材料的质量在很大程度上决定超声波电机的使用寿命和性能。国内在超声电机以其摩擦材料方面的研究起步较晚，从事这方面的研究单位也不是很多，而关于超声电机的摩擦材料的研究报导就更少。中国专利CN033132555.6公开了聚四氟乙烯基的超声电机摩擦材料和CN200410043602.1公开了聚苯酯塑料合金超声电机摩擦材料。这两种摩擦材料的加工方法是，将混合的摩擦材料冷压成型，通过370℃以上的高温烧结，然后再裁剪片状材料，最后胶粘在电机的转子上。通过该方法加工的摩擦材料，需要昂贵的冷压机和高温烧结，加工过程复杂、周期长，二次胶粘限制它的使用。研究表明定子摩擦层相对于转子摩擦层具有更高的耐磨性和更好的输出特性。国外开始将摩擦层制作在定子，使用的材料是热塑性摩擦材料。由于热塑性塑料的表面张力低，以及定子上开有齿槽，因此制作定子摩擦层是十分困难。目前，国内行波超声电机的摩擦层都只能制作在转子上的，它迫切需要更加经济、加工简单的摩擦材料制作摩擦层。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种性能与现有技术中超声电机摩擦材料相当的，但是便于经济、简单的加工成超声电机摩擦层的超声电机热固性树脂基摩擦材料。本专利技术的另一目的，是提供一种超声电机热固性树脂基摩擦材料的摩层制作法和辅助工具，该方法具有加工成本更加经济、加工工艺更加简单的特点。一种超声电机热固性树脂基摩擦材料，其特征在于由以下成分按以下质量百分比组成基料热固性树脂35％～80％；固化剂0％～34％；增强剂纳米耐磨粉5％～15％、碳纤维5％～15％；改性剂氧化铜0％～10％、聚四氟乙烯0％～5％、铜粉5％～10％、石墨2％～10％、丁腈橡胶0％～5％、矿物质0％～10％。上述的热固性树脂为以下物质之一或其混合物环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯、有机硅、聚氨酯、聚酯树脂、丙烯酸树脂。本专利技术的超声电机热固性树脂基摩擦材料的基料是热固性树脂，它是热固型高分子材料，固化温度低，在常温下也能够固化。不同的树脂需要不同的固化剂，有些树脂无须添加固化剂，直接通过加温固化。它在固化前是液态物状，能够容易的粘涂在转子或定子的表面。另外，它具有较高的表面力和内聚力，不易脱皮和很高的耐磨型。添加增强剂纳米耐磨粉和碳纤维等增强材料能提高摩擦层的硬度。添加改性剂氧化铜能够增加摩擦材料的摩擦系数，并提高材料的耐磨性。聚四氟乙烯和丁腈橡胶能够用来调剂材料的硬度，以便降低摩擦材料对对偶面的磨损。铜粉能够提高材料的导热性，少量的石墨能够在摩擦副之间形成转移膜，并降低材料的磨损。矿物质能够调剂材料的硬度，提高摩擦层的耐磨性。该摩擦材料的制作方法为一般常规方法，即按配比要求将热固性树脂、增强剂、改性剂混合，搅拌均匀，并添加固化剂搅拌均匀。一种超声电机热固性树脂基摩擦材料的摩层制作法，其特征在于包括以下步骤(1)、在常温下，将配置好的成胶液状的超声电机热固性树脂基摩擦材料搅拌均匀的；(2)、将摩擦材料胶液粘涂在专门设计的尚未成型的定子或转子试件上； (3)、将粘涂有摩擦材料的定子或者转子在温度30℃～45℃下，经超声振动器颤震、流平以及驱除材料中的气体；(4)、将试件放在烤箱中经过50℃～90℃烧烤30～180分钟；(5)、将烧烤后的定子或转子试件经过机加工成型。一种超声电机热固性树脂基摩擦材料的摩层制作法辅助工具，用于旋转型超声电机定子摩擦层制作时，在定子上粘涂摩擦材料，其特征在于该辅助工具是由移动杆和底座组成，且所述移动杆主体为圆柱体，用于套装环形定子，它的下端带有限位块，并作为导轨；所述底座上端面上有一个用于与移动杆的导轨相匹配的限位槽，和一个用于盛放摩擦材料的盛料槽，底座上还开有排气孔，保持限位槽底部与外部大气相通。上述的旋转型超声电机定子摩擦层制作辅助工具，其特征在于所述的移动杆上限位块的高度高于所述的底座上限位槽的深度。总的来说，本专利技术的超声电机摩擦材料具有优越的耐磨性、合适的硬度、优良的输出特性等特点。关键在于可低温固化，直接成型，可以用比较经济、简单的方法制作超声电机摩擦层，适用于不同类型超声电机摩擦层的制作，包括旋转型超声电机转子和定子摩擦层的制作。定子摩擦层相对于转子摩擦层具有更高的耐磨性和更好的输出特性。四、说明书附图附图说明图1是本专利技术辅助工具的底座结构示意图。其中图1(a)为其剖视图；图1(b)为其俯视图。图2是本专利技术辅助工具的移动杆结构示意图。其中图2(c)为其正视图；图2(d)为其俯视图。图3是Φ60转子摩擦层行波型超声电机的运行特性曲线。图4是Φ60定子摩擦层行波型超声电机的运行特性曲线。图1中标号名称1-限位槽、2-盛料槽、3-摩擦材料、4-底座、5-排气孔。图2中标号名称6-移动杆、7-移动杆的导轨。图3中符号名称Im-驱动电流；Um-驱动电压；Pm-电机输入功率；P-电机输出功率；M-转矩；n-转速；η-电机效率。五具体实施例方式具体实施方式1一种超声电机热固性树脂基摩擦材料，其组成和质量百分比环氧树脂47％、固化剂33％、纳米耐磨粉15％、炭纤维10％和铜粉5％。利用上述材料制作超声电机摩擦层的方法，包括以下步骤1.在常温下，按照上述成分及质量比例混合出环氧树脂基超声电机摩擦材料，搅拌均匀；2.直接将配好的材料粘涂在专门设计的尚未成型的转子或定子试件上；3.将粘涂有摩擦材料的转子或定子在温度30℃～45℃下，经超声振动器颤震、流平以及驱除材料中的气体；4.将试件放在烤箱中经过50～90℃烧烤30～180分钟；5.将烧烤后的试件经过机加工成型。本专利技术制作的摩擦层，具有良好耐磨性能和输出特性。图3、图4是基于具体实施方式1制作的Φ60行波型超声电机的运行特性曲线。其中，图3是Φ60转子摩擦层行波型超声电机的运行特性曲线，图4是Φ60定子摩擦层行波型超声电机的运行特性曲线。表1是Φ60定子摩擦层行波型超声电机的运行试验数据，与图4相对应。试验表明，本专利技术摩擦材料制作的电机，其运行速度和运行效率在较高水平上，并且有高的堵转力矩。图3、图4及表1中符号说明Um-驱动电压；Im-驱动电流；Us-输入电压；Pm-电机输入功率，即从驱动器(高频交流电)输给超声电机的功率；F-实测驱动频率；P-电机输出功率；η-电机效率，η＝P/Pm；n-转速；M-转矩。表1 具体实施方式2一种热固性树脂基超声电机摩擦材料，其组成和质量百分比环氧树脂 38.2％和固化剂 26.8％、纳米耐磨粉 12.5％、炭纤维 12.5％和铜粉10％。本实施方式中添加了铜粉提高了摩擦层的散热性。超声电机摩擦层制作方法与具体实施方式1中类似。具体实施例方式3一种热固性树脂基超声电机摩擦材料，其组成和质量百分比环氧树脂 38.2％和固化剂 26.8％、纳米耐磨粉 5％、炭纤维 15％、氧化铜 5％和聚四氟乙烯 5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声电机热固性树脂基摩擦材料，其特征在于由以下成分按以下质量百分比组成：基料：热固性树脂３５％～８０％；固化剂：０％～３４％；增强剂：纳米耐磨粉５％～１５％、碳纤维５％～１５％；改性剂：氧化铜０％～１０％ 、聚四氟乙烯０％～５％、铜粉５％～１０％、石墨２％～１０％、丁腈橡胶０％～５％、矿物质０％～１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志远，丁庆军，赵淳生，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]