新型行波壓電超聲電機結構研究及理論分析.pdf

1、超聲電機作為一種全新的驅動器，它是利用壓電材料的逆壓電效應，將電能轉化成超聲頻域的微觀振動，進一步通過摩擦或聲懸浮驅動轉子作宏觀轉動的一種新型固態(tài)驅動器。超聲波電機結構簡單，響應速度快、低速時輸出大轉矩、斷電自鎖以及無磁場干擾等優(yōu)點受到國內(nèi)外的廣泛關注，其中行波型行電機以其控制性能良好和結構靈活等優(yōu)點尤為引人注目。在許多領域中得到了實際應用，特別是在航空航天領域有著非常美好的應用前景。然而，由于發(fā)展歷史較短，目前的超聲波電機的研究多為實

2、驗研究，在理論研究方面還處于起步階段。本文設計了一種柱面行波超聲波電機，具有輸出力矩大,轉速平穩(wěn),波動較小等突出優(yōu)點，在閱讀和分析了大量國內(nèi)外有關參考文獻的基礎上，做了以下研究工作：
　　給出了該電機定子上壓電陶瓷的極化、分布及驅動方式，設計了電機的固定及施加預緊方式。采用有限元分析軟件ANSYS9.0對壓電陶瓷和殼體構成的定子結構進行了模態(tài)分析，確定電機定子各尺寸參數(shù)，基于振動理論推得了定子齒的橢圓運動軌跡。
　　同時設計

3、了微米級調節(jié)定轉子之間預緊力的預緊機構，以適應超聲電機微幅振動的需要。為保證定轉子之間的均勻接觸，采用薄壁環(huán)節(jié)固定電機定子的獨特結構。
　　通過理論分析，設計出超聲電機結構，并對樣機進行了實驗分析與測試，分析了影響超聲波電機運轉的原因，并測試了無負載時樣機的速度與頻率、驅動電壓的關系，驗證了理論分析的正確性和可靠性，研制的電機驅動面所在處的直徑為Φ76mm，樣機重量為1.35kg，堵轉輸出轉矩可達1.8N·m，無負載最大轉速64r