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文檔簡(jiǎn)介
1、超聲電機(jī)(Ultrasonic Motor,USM)是一種全新概念的微特電機(jī)。它打破了傳統(tǒng)電磁感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的概念,而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)以及電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的摩擦耦合來將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。超聲電機(jī)的發(fā)展歷史雖短,但顯示出了蓬勃的生命力,尤其在航空航天、醫(yī)療器械、精密儀器儀表以及新型武器裝備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前,行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)是投入應(yīng)用較為廣泛的一種超聲電機(jī),其顯著特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、低速大扭矩、斷電
2、自鎖、無電磁干擾、位移分辨率高等,特別適用于?。ㄎⅲ┬突途軆x器的驅(qū)動(dòng)和控制。本文提出了一種新型行波旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī),基于有限元分析方法,針對(duì)電機(jī)定子進(jìn)行了深入的研究。主要內(nèi)容和研究成果概括如下:
1、分析了壓電陶瓷元件通過誘發(fā)應(yīng)變來實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的工作原理,簡(jiǎn)要地介紹了行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu),從而闡述了激發(fā)行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子行波的必要條件,分析了定子產(chǎn)生行波后其表面質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡的形成機(jī)理;
2、建立了
3、基于能量等效原則的超聲電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型,為下文設(shè)計(jì)新型行波旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)提供一定的理論依據(jù),并分析了超聲電機(jī)在一個(gè)周期內(nèi)所做的總功由定子的結(jié)構(gòu)損耗、摩擦接觸面的損耗和轉(zhuǎn)子的輸出功三部分構(gòu)成;
3、在上述基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新型施加預(yù)壓力的行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī),該裝置采用定子浮動(dòng),轉(zhuǎn)子固定,預(yù)壓力由定子向轉(zhuǎn)子施加的方式,此外定子采用輻射板結(jié)構(gòu),在定子振動(dòng)時(shí),輻射板之間空氣加速流動(dòng),可以幫助消除定子與轉(zhuǎn)子摩擦驅(qū)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量,延長(zhǎng)電
4、機(jī)的使用壽命;
4、搭建了基于激振器、功率放大器、掃頻信號(hào)發(fā)生器等組成的超聲電機(jī)模態(tài)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái),得到了新型行波旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子結(jié)構(gòu)前三階的固有頻率,為下文驗(yàn)證有限元分析的可靠性提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);
5、介紹了在新型行波旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子的設(shè)計(jì)過程中有限元分析軟件ANSYSWorkbench的應(yīng)用,通過設(shè)計(jì)不同的定子結(jié)構(gòu)和改變定子輻射板的槽寬、外徑以及厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù),運(yùn)用有限元對(duì)定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,比較不同的
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