【摘要】：為了提高柱狀彎曲型超聲電機(jī)的研究效率和輸出性能,提出一種新型法蘭狀定子超聲電機(jī)。由于采用ANSYS軟件對超聲電機(jī)進(jìn)行有限元分析效率較低,為法蘭狀定子超聲電機(jī)的動力學(xué)分析開發(fā)一個高效的基于ANSYS二次開發(fā)的有限元分析平臺。利用ANSYS中的參數(shù)化APDL語言結(jié)合C#編程語言設(shè)計了平臺界面,將ANSYS軟件嵌入進(jìn)平臺界面中,一方面解決了ANSYS軟件針對性不強、操作步驟繁瑣的問題,提高了法蘭定子超聲電機(jī)有限元分析效率;另一方面實現(xiàn)了法蘭定子超聲電機(jī)動力學(xué)分析全過程的參數(shù)化,得到了法蘭定子相關(guān)的振動特性:法蘭定子的模態(tài)頻率及振型、驅(qū)動端面質(zhì)點的振幅值隨頻率變化關(guān)系、法蘭定子表面質(zhì)點運動軌跡。動力學(xué)仿真結(jié)果也驗證了法蘭定子超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是可行的。為了提高法蘭狀定子超聲電機(jī)的輸出性能,以定子端面振幅值最大為目標(biāo)函數(shù),分析了3種壓電陶瓷片分布方式對振幅值的影響;對法蘭定子超聲電機(jī)進(jìn)行參數(shù)化建模,并基于Workbench對定子4個尺寸參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,確定了一組能夠提高輸出點振幅值的尺寸參數(shù)。優(yōu)化后的定子端面質(zhì)點的頻率響應(yīng)幅值得到大幅度增加,此研究結(jié)果將提高法蘭狀定子超聲電機(jī)的輸出性能。
【圖文】：

[9]，如圖1.1所示，它的結(jié)構(gòu)十分簡單，電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)呈條狀，，在電激勵的作用下使彈性體產(chǎn)生伸縮運動，通過摩擦力驅(qū)動轉(zhuǎn)子做直線運動。圖 1.1 紙片、卡片傳送裝置Fig 1.1 Paper and card transfer device

[10]等人發(fā)明的，如圖1.2所示，它主要是利用壓電陶瓷材料的橫、縱向效應(yīng)激發(fā)出具有雙重彎曲模態(tài)的壓電振子。其中圖1.2(a)是定子的結(jié)構(gòu)圖，該電機(jī)定子的直徑是為20mm，其中壓電材料和金屬彈性體是通過螺栓連接起來的；圖1.2(b)是電機(jī)的三維模型圖，從圖中可以看出該電機(jī)采取了雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，理論上可以大大提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。（a） （b）圖 1.2 壓電夾心式超聲電機(jī)Fig 1.2 Piezoelectric sandwich-type ultrasonic motor日本佳能公司在M.Kuroswa的研究基礎(chǔ)上提出了一種長度更短的短圓柱體超聲電機(jī)如圖1.3所示。其電機(jī)的定子直徑為10mm，雖然尺寸縮小了，但是其輸出力矩并沒有降低，該電機(jī)在工作運行的時候，它的安靜程度不如環(huán)形定子超聲電機(jī)，但是另一方面由于它的加工成本不高，在中低檔的相機(jī)EF變焦鏡頭中還是得到了大量的應(yīng)用。圖 1.3 短圓柱超聲電機(jī)Fig 1.3 Short-cylindrical ultrasonic motor
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM359.9

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本文編號：2650819