超聲波電機（Ultrasonic Motor,簡稱USM）是近幾年來發(fā)展起來的一種微型特種電機,和傳統(tǒng)的電磁電機不同,并不是靠電磁制動,內(nèi)部沒有磁阻線圈結構,而是通過壓電陶瓷的逆壓電效應,激發(fā)定子表面質子做橢圓軌跡運功,繼而通過定、轉子之間的摩擦傳動工作的。因此具有轉矩大、體積小、響應快、低噪聲以及不受外界磁場干擾等優(yōu)點,在航天航空、醫(yī)療器械以及機器人制造等新興行業(yè)具有著廣泛的應用前景。本文提出了一種雙振子旋轉型行波超聲波電機結構,將定子和轉子均設計為電機振子,采用材料相同的金屬彈性體以及在一側均貼有壓電陶瓷環(huán)。在高頻正弦電壓激勵下,彈性定子和轉子將產(chǎn)生各自的行波,在接觸區(qū)內(nèi)彼此向前推動。本文依據(jù)質點運動的橢圓軌跡的規(guī)律和振動匹配原理,確定了定子與轉子的設計方案。使用ANSYS有限元分析軟件設計了定子的尺寸,通過模態(tài)分析求解出定子振動的固有頻率以及諧響應分析驗證了該設計方案的合理性。本文針對所設計的雙振子超聲波電機進行了理論性的電路匹配并完成了驅動電路板的制作,然后通過上位機和采集卡搭建了對電機性能進行測試的實驗平臺。最后,制作了樣機并在平臺上進行了性能測試。試驗結果表明,與單振子驅動... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

A.Williams和W.Brown制作的“壓電馬達”

圖 1.1A. Williams 和 W. Brown 制作的“壓電馬達” 圖 1.2 H.V.Brath 制作的雙振子超聲波電第一臺真正具有實用意義上的超聲波電機是 1973 年美國 IBM 公司的 H.V.Bra明的雙振子超聲波電機。但是由于振子和轉子幾乎直角的接觸便會產(chǎn)生大量的能量以及導致電機壽命縮短，為解決這些問題，1980 年日本的 T.Sashida 在前蘇聯(lián)的 Va的研究基礎上進行了改進，設計出了一種駐波型的超聲波電機，其結構為振動片式結結構原理如圖 1.2 所示[7,8,9]。這種電機采用了 Langevin 振子，27.8kHZ 的工作頻率90W 的輸入功率，輸出轉矩和機械輸出功率分別為 0.25Nm 和 50W。雖然這種電機片和轉子接觸為點接觸而導致磨損問題嚴重，但是他的性能第一次滿足了實際中使要求。1982 年 T.Sashida 在之前不足的基礎上又設計出了一種行波型超聲波電機，如圖所示。用局部面接觸持續(xù)的推動轉子的旋轉代替了原先的由定點斷續(xù)的推動轉子，有效的緩解了定子與轉子接觸中的磨損問題。真正的使超聲波電機由空想設計走向

意義上的超聲波電機是 1973 年美國但是由于振子和轉子幾乎直角的接觸為解決這些問題，1980 年日本的 T.Sa，設計出了一種駐波型的超聲波電機,8,9]。這種電機采用了 Langevin 振子，矩和機械輸出功率分別為 0.25Nm 和導致磨損問題嚴重，但是他的性能第之前不足的基礎上又設計出了一種行的推動轉子的旋轉代替了原先的由定接觸中的磨損問題。真正的使超聲波

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]一種新型旋轉超聲電機驅動控制試驗系統(tǒng)[D]. 劉嬋娟.集美大學 2014
[8]基于傳輸線理論的壓電換能器電阻抗匹配研究[D]. 李萬崇.哈爾濱工業(yè)大學 2013
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[10]基于ANSYS壓電復合振子的模態(tài)分析[D]. 張方霞.江西農(nóng)業(yè)大學 2012



本文編號：3214339