縱振夾心換能器式圓筒型行波超聲電機(jī)理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超聲電機(jī)是近三十年發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動(dòng)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、低速大轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)快、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，并在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用，其中對(duì)行波超聲電機(jī)研究的最多，并且應(yīng)用最廣。
　　傳統(tǒng)的圓環(huán)型行波超聲電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間的接觸狀態(tài)為動(dòng)態(tài)的點(diǎn)面接觸，造成其輸出力矩低。另外這種類型的電機(jī)將陶瓷片粘在定子齒的背面，通常陶瓷片都比較薄，能量轉(zhuǎn)換能力有限，也限制了電機(jī)的輸出力矩。針對(duì)傳統(tǒng)行波電機(jī)的上述缺點(diǎn)，本文提出了一種縱振夾

2、心換能器式圓筒型行波超聲電機(jī)，一方面將定轉(zhuǎn)子之間的動(dòng)態(tài)點(diǎn)面接觸改為線面接觸，另一方面采用兩對(duì)縱振夾心換能器激發(fā)圓筒的彎振模態(tài)。
　　本文首先介紹了換能器式圓筒型超聲電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，并對(duì)圓筒型定子進(jìn)行理論分析，從圓柱殼體的振動(dòng)微分方程出發(fā)，通過給定邊界條件和初始條件，求解出圓柱殼體振動(dòng)的特征頻率，為此類電機(jī)的設(shè)計(jì)提供初始參數(shù)。推導(dǎo)出了彈性體中彎曲行波的方程、激勵(lì)條件以及定子齒面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，在理論層面驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)電機(jī)的可行性。<

3、br>　　以理論計(jì)算得到的初始參數(shù)為基礎(chǔ)，采用有限元軟件ANSYS10.0設(shè)計(jì)了振動(dòng)模態(tài)相互匹配的圓筒型定子和換能器。在此基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)整體建模，先通過模態(tài)分析，得到整個(gè)電機(jī)定子的振型和特征頻率，然后通過瞬態(tài)分析，得到齒端質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，在仿真層面上驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)電機(jī)的可行性，最終確定電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且根據(jù)仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)了該構(gòu)型電機(jī)行波畸變現(xiàn)象，初步分析其產(chǎn)生的原因，提出了改善行波波形質(zhì)量的方法。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，制作了縱振