肋板型縱扭復(fù)合超聲電機(jī).pdf

1、本課題得到了國家自然科學(xué)基金(NO.51205203)的支持。
　　由于縱扭復(fù)合超聲電機(jī)具有大力矩和極高的可控性的特點，所以它特別適合用于航空航天、微型自動化設(shè)備等特殊領(lǐng)域。然而，當(dāng)前傳統(tǒng)的縱扭復(fù)合超聲電機(jī)通常采用扭振壓電陶瓷和夾心式定子結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)無法小型化以及它的制造成本偏高。近些年有人提出利用矩形壓電陶瓷的d31效應(yīng)來激發(fā)電機(jī)定子的兩個工作模態(tài)，但其機(jī)械性能并不理想而且電機(jī)的夾持很困難。本文基于在縱扭復(fù)合超聲電機(jī)的制造成本

2、偏高問題、電機(jī)小型化問題和改善電機(jī)利用矩形壓電陶瓷的d31效應(yīng)激勵工作模態(tài)的方法等方面進(jìn)行了深入的研究。在研究過程中，本文通過改變定子結(jié)構(gòu)的途徑實現(xiàn)了定子扭振的激勵，成功設(shè)計出新型縱扭復(fù)合電機(jī)，從而降低了這種電機(jī)的制造成本，也使得縮小它們的尺寸成為可能。本文的研究獲得如下重要成果：
　　提出了一種新型縱扭復(fù)合位移型超聲電機(jī)。它的原理是利用壓電陶瓷的d31效應(yīng)激勵均勻分布于定子柱上的四個肋板的1階彎曲模態(tài)，從而誘發(fā)電機(jī)定子柱體的2階

3、扭振模態(tài)。此電機(jī)可實現(xiàn)0.048N·m的最大堵轉(zhuǎn)力矩和103r/min的最大空載轉(zhuǎn)速。
　　利用四個肋板的反對稱彎曲模態(tài)誘發(fā)出定子的1階扭振模態(tài)的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)縱扭復(fù)合應(yīng)力型超聲電機(jī)中由壓電陶瓷片的d15效應(yīng)來激發(fā)扭振。因此，提出了一臺直徑20mm的定子柱體均勻分布有四個肋板的新型縱扭復(fù)合應(yīng)力型超聲電機(jī)，并通過實驗證明有肋板的定子結(jié)構(gòu)可以激發(fā)出扭振。
　　探索將定子柱體均勻分布有四個肋板的縱扭復(fù)合應(yīng)力型超聲電機(jī)的小型化，最終