面内旋转模态超声波电机设计的若干技术

阐述了面内旋转模态超声波电机的工作原理,针对面内旋转模态电机的特点,分别从陶瓷片的极化、工作界面的确定、振动模态的选择、定子的固定方式、预紧机构的设计几方面论述了电机设计过程中应当注意的问题。     

短柱型超声波电机两相振动频率的简并

柱体型超声波电机依靠圆柱定子的弯曲振动驱动转子旋转。柱体型结构电机的激振效率高，装配工艺简单，有着十分广阔的应用前景。该文研究的是一种新型短柱型超声波电机，介绍了它的结构和运行机理；分析了不同边界条件下该电机的振动特性；采用弹性支撑和改变压电陶瓷激振方式，实现了电机两相振动频率的简并。     

实心金属柱状弯曲旋转微超声波马达及其运动机理

研制出一种新型弯曲旋转超声波马达。其定子由一个实心金属柱和粘贴在其上的压电陶瓷片组成。分析了该超声波马达的运动机理,针对新加坡学者所作推导的局限性,根据梁的弹性振动理论,推导出一端固定一端自由的定子在相位差为90°的两个交变电压激励时其端部质点的运动轨迹方程;分析了该马达的定子和转子间接触锥形角的计算方法,为柱形弯曲旋转超声波马达的设计提供了理论指导。     

基于超声波电机模型的鞭毛电机运行机理与特性研究

鞭毛电机(BFM)是微观世界里的一种分子旋转电机，其利用H^ 的电化学势能转化为机械能推动转子旋转。由于鞭毛电机体积大、易操作，因而可作为研究分子旋转电机的理想模型，对认识生物能量转化及细胞运动机制有重要的意义。该文介绍了鞭毛电机的结构组成，阐述了其运行机理。基于超声波电机的模型，详细分析了力矩产生机制，即H^ 的跨膜运动带动定子在超声波频域内的振动，通过定子和转子之间的摩擦作用和弹性形变产生转矩，将振动能转化为机械能。利用工程振动学，对鞭毛电机定子的振动特性作了分析，计算出离子通道的振动频率，并对振子的振动方程作了解析。通过对宏观的超声波电机的研究，得出了鞭毛电机的转速一转矩关系的数学模型，并对其进行仿真得到了机械特性曲线，仿真结果与目前实验测得的数据相吻合。并基于仿真结果，利用旋转动力学，对输入功率、输出功率进行计算，得出了机械效率，结果表明鞭毛电机是一种效率较高的微电机。     

行波型超声波电机驱动系统的设计与计算

在介绍了行波型超声波电机结构和基本工作原理基础上,给出了超声波电机的基本关系式和等效电路;针对其特点,提出了该类型电机驱动系统的基本要求;据此设计了一套行波型超声波电机的驱动系统;该系统除满足基本要求外,还具有结构简单、振动幅值自动跟踪、功率因数补偿等功能;经在自行设计的电机上长时间运行表明,该驱动器能满足实用的要求。     

大直径行波型超声电机的优化

大直径行波型超声电机在压电陶瓷制作、定子和转子设计及驱动器设计等方面都比较困验。本文以定子直径为100mm的行波型超声电机为例,通过有限元分析方法,利用ANSYS计算,对电机的定子和转子的结构进行优化设计。在优化的基础下,制作了样机,并进行了初步的测试。改进后的超声电机的性能有了很大的提高,堵转转矩由原来的2.5N·m增大到现的3.5N·m,输出功率也有了显著提高。     

双π型压电超声波直线电机

作者首次提出并研制了一种双π型结构的驻波型压电超声波直线电机。本文系统介绍该新型电机的结构特点、工作原理、分析设计方法以及驱动控制方法,并通过原理样机的实验研究证实其合理性和可行性。     

大转矩行波型超声波电机的研制

为增加行波型超声波电机的转矩,该文提出了一种独特的G型支撑结构,并用有限元法研究了它对横向振幅和定转子间接触面积的影响。此外,还用三维有限元法计算了振幅和输出功率与定子齿高的关系,对摩擦材料的选用及转子结构的设计也进行了一定的考虑。为使电机的转矩进一步增大,还制作了一个双振子电机。实验结果表明电机的转矩性能确实可以得到明显改善。     

行波接触型超声波电机特性与控制研究

行波接触型超声波电机的工作原理与电磁型电机的工作原理截然不同,本文对其控制系统各组成部分作了分析,给出了控制器输出波形;并对行波接触型超声波电机定、转子之间的摩擦传动进行了研究,提出了电机效率计算方法,对机械特性与效率曲线进行了计算,计算结果与实验测试结果相符合。     

行波型超声波电机制作工艺的研究

文章介绍了经多年研制而成的,直径分别为：300mm、45mm、60mm和100mm的系列行波型超声波电机,描述了它们的结构,阐述了电机制作工艺,并对电机性能进行了实测和分析。     

行波型超声波电动机的机理分析

作为一种特殊驱动源,行波型超声波电动机是一种近几年发展较快的新型电动机.通过所研制的行波型超声波电动机,阐述了行波型超声波电动机的原理和结构特点,分析了压电陶瓷这-功能材料的压电性能,设计出一种能够产生旋转行波的压电陶瓷片以作为超声波电动机的驱动元件,并在理论上分析了电机中旋转行波的产生过程.     

一种新型行波超声波电动机的研究

介绍了一种新型行波驱动超声波电动机，它不同于以往超声波电动机定转子之间动态过程中为点接触的结构形式，采用了线接触的新型结构。运用振动理论推导了电机驱动原理，并用ANSYS软件建立了电机定子有限元模型，分析了电机定子各项参数对其动态特性的影响，通过实验得到了该电机的动态特性。     

双接触面行波型超声波电动机的研究

从理论上证明了圆环形行波超声波电动机振子双面驱动的可行性,设计、研制了双接触面旋转行波超声波电动机.对模型样机进行了实验测试,进一步验证了双驱动面的可行性.电机空载转速为130 r/min,双面接触时的驱动力矩是单面接触时的驱动力矩的1.6倍.     

一种改进型共轴并联式超声波电机设计

为提高传统环形行波型超声波电机的输出转矩,研制了一种改进型共轴并联式双定子双转子超声波电机。与传统行波型超声波电机相比,这一电机在保证驱动电源和直径不变的基础上,通过略微增加的体积,将输出转矩在理论上增加一倍。同时,通过对这种电机的样机进行实验检测,输出转矩较同型号超声波电机增加80%,表明该电机具有实际生产价值和广阔的应用前景。     

行波型超声波电动机定子振动解析

采用解析法对行波型超声波电动机定子振动情况进行分析，避免了有限元法难以用一般工程设计的困难，计算结果表明，采用这种方法所得结果与有限元法所得结果是一致的。     

Micro Piezoelectric Ultrasonic Motors

This paper reviews recent developments of micro ultrasonic rotary motors using piezoelectric resonant vibrations. Following the historical background, four ultrasonic motors recently developed at Penn State University are introduced; windmill, PZT tube, metal tube, and shear-type motors. Driving principles and motor characteristics are described in comparison with the conventional ultrasonic motors. Motors with 1.5 mm in diameter and 0.8 mNm in torque have been actually developed.     

双向驻波直线电动机

利用等效复合梁理论对双向驻波直线电动机定子齿的运动规律进行了理论研究,分析了定子和移动体的相互作用情况,使用有限元软件分析了定子齿的运动规律,对双向驻波直线电动机控制系统的控制机理和加电方式进行了理论和实验研究,实验验证了这种双向驻波直线电动机具有结构和驱动简单、高分辨率,可方便地实现正反向运动等优点。     

用于超声电机的新型驱动电源设计

针对超声电机对激励电源频率、幅值、波形的要求,设计了一种新型超声电机压电陶瓷激励电源.该激励电源输入电压为12 V,经过DC-DC降压变换电路调压后输入4路推挽升压电路叠加输出.输出幅值可达600 V,频率在10～100 kHz范围内可调,同时两路电源间可实现任意相位差.在工作频率范围内无须对压电陶瓷进行阻抗匹配即可基...     

基于夹心弯振换能器的双向驻波超声波直线电动机

一种利用夹心式弯振换能器的激励弯曲驻波的驻波超声波直线电动机。运用振动理论分析了电机的致动原理,通过激励两种不同谐振频率的弯曲驻波,并结合驱动齿的合理分布,可实现双向运动。采用有限元法确定其具体结构尺寸,验证了各驱动齿端部振动轨迹为倾向一致的斜线。制作了样机并测定了其机械输出特性。     

双向驻波型直线超声波电动机

提出了一种结构简单、驱动方便的双向驻波型直线超声波电动机,介绍了该电机的基本原理,在AN-SYS计算分析的基础上进行优化设计,并研制了相应样机验证了上述思想。