基于ANSYS二次开发的法兰定子超声电机研究

发布时间：2020-05-05 22:21

【摘要】：为了提高柱状弯曲型超声电机的研究效率和输出性能,提出一种新型法兰状定子超声电机。由于采用ANSYS软件对超声电机进行有限元分析效率较低,为法兰状定子超声电机的动力学分析开发一个高效的基于ANSYS二次开发的有限元分析平台。利用ANSYS中的参数化APDL语言结合C#编程语言设计了平台界面,将ANSYS软件嵌入进平台界面中,一方面解决了ANSYS软件针对性不强、操作步骤繁琐的问题,提高了法兰定子超声电机有限元分析效率;另一方面实现了法兰定子超声电机动力学分析全过程的参数化,得到了法兰定子相关的振动特性:法兰定子的模态频率及振型、驱动端面质点的振幅值随频率变化关系、法兰定子表面质点运动轨迹。动力学仿真结果也验证了法兰定子超声电机的结构设计方案是可行的。为了提高法兰状定子超声电机的输出性能,以定子端面振幅值最大为目标函数,分析了3种压电陶瓷片分布方式对振幅值的影响;对法兰定子超声电机进行参数化建模,并基于Workbench对定子4个尺寸参数进行了优化设计,确定了一组能够提高输出点振幅值的尺寸参数。优化后的定子端面质点的频率响应幅值得到大幅度增加,此研究结果将提高法兰状定子超声电机的输出性能。
【图文】：

[9]，如图1.1所示，它的结构十分简单，电机的定子结构呈条状，，在电激励的作用下使弹性体产生伸缩运动，通过摩擦力驱动转子做直线运动。图 1.1 纸片、卡片传送装置Fig 1.1 Paper and card transfer device

[10]等人发明的，如图1.2所示，它主要是利用压电陶瓷材料的横、纵向效应激发出具有双重弯曲模态的压电振子。其中图1.2(a)是定子的结构图，该电机定子的直径是为20mm，其中压电材料和金属弹性体是通过螺栓连接起来的；图1.2(b)是电机的三维模型图，从图中可以看出该电机采取了双转子结构，理论上可以大大提高电机的输出转矩。（a） （b）图 1.2 压电夹心式超声电机Fig 1.2 Piezoelectric sandwich-type ultrasonic motor日本佳能公司在M.Kuroswa的研究基础上提出了一种长度更短的短圆柱体超声电机如图1.3所示。其电机的定子直径为10mm，虽然尺寸缩小了，但是其输出力矩并没有降低，该电机在工作运行的时候，它的安静程度不如环形定子超声电机，但是另一方面由于它的加工成本不高，在中低档的相机EF变焦镜头中还是得到了大量的应用。图 1.3 短圆柱超声电机Fig 1.3 Short-cylindrical ultrasonic motor
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM359.9

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 田立丰;;超声电机：小装备，大作用[J];国际人才交流;2019年10期

2 郑伟;黄伟彬;周景亮;阮玉镇;;基于可编程逻辑控制器的超声电机测试系统设计[J];电机与控制应用;2018年01期

3 杨淋;赵淳生;;军民两用高性能超声电机的研发和产业化[J];军民两用技术与产品;2018年09期

4 陆菲;韩敏;赵舒博;;超声电机专利技术综述[J];中国新通信;2018年18期

5 陶征;刘旭;胡斌;;响应面法的杆式超声电机有限元模型修正[J];声学学报;2017年03期

6 黄帅军;刘振;付前卫;姚志远;刘献伟;;基于双定子直线超声电机的移动平台设计[J];压电与声光;2017年02期

7 郝铭;;超声电机驱动的控制系统探讨[J];时代农机;2017年07期

8 王笑竹;张健;;新型旋转驻波超声电机的理论与实验研究[J];微电机;2016年02期

9 ;江苏丰科超声电机科技有限公司[J];振动.测试与诊断;2015年04期

10 ;赵淳生:追逐超声电机“中国梦”[J];中国民商;2015年06期

相关会议论文 前10条

1 高健;曹树谦;;旋转行波超声电机非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年

2 高健;曹树谦;;旋转行波超声电机非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年

3 张杰;姚志远;;直线超声电机摩擦磨损测试装置和实验研究[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

4 李小云;张小凤;郝君宇;宋智广;周方;;多自由度超声电机的法兰盘结构设计[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年

5 尹育聪;贺奔;杨淋;赵淳生;;组合结构超声电机在真空高低温复合环境下的研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集（2011）下册[C];2011年

6 陈柱子;陈宇;周铁英;付德永;;单相电压驱动的螺母型超声电机[A];中国声学学会第十届青年学术会议论文集[C];2013年

7 赵淳生;;超声电机技术的发展、应用及其未来[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

8 胡敏强;金龙;吴济安;徐进亮;;产业化超声电机的研究及发展趋势[A];第七届中国小电机技术研讨会论文集[C];2002年

9 黄国庆;黄卫清;赵淳生;;多定子直线型超声电机的研究[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年

10 曹树谦;;压电超声电机的非线性动力学研究进展[A];第七届全国非线性动力学学术会议和第九届全国非线性振动学术会议论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 张曦文;超声电机“追梦者”[N];中国财经报;2019年

2 记录整理 本报记者 杨频萍;用一辈子的奋斗回报祖国[N];新华日报;2019年

3 四川省广元市高级职业中学校 兰虎;超声电机技术应用与设计[N];电子报;2019年

4 本报记者 杨频萍 本报通讯员 王伟;比院士头衔更自豪的是成果[N];新华日报;2018年

5 通讯员 王强 记者 张希;用诚信开放心态打破合作“壁垒”[N];南京日报;2018年

6 记者 毛庆　通讯员 蔡嘉 刘军;南航教授开发高科技“超声电机”[N];南京日报;2009年

7 王 景;让中国超声电机技术走向世界[N];大众科技报;2005年

8 于媚;以自主创新铸民族腾飞之魂[N];大众科技报;2005年

9 本报通讯员 于媚;平生一愿：以自主创新铸民族腾飞之魂[N];科技日报;2005年

10 记者 毛庆;七旬院士办公司亟盼资金扶持建生产线[N];南京日报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 李晓牛;V形直线超声电机动力学建模与应用研究[D];南京航空航天大学;2018年

2 董兆鹏;双谐振环形行波超声电机设计及优化[D];上海交通大学;2018年

3 吕其宝;直线超声电机微观摩擦磨损分析和实验研究[D];南京航空航天大学;2017年

4 李响;驻波型直线超声电机的动力学特性研究[D];南京航空航天大学;2017年

5 史维佳;行波型超声电机调速特性复合补偿方法研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2017年

6 张东升;旋转行波超声电机若干动力学问题分析[D];天津大学;2017年

7 李锦棒;基于数据驱动的行波超声电机剩余性能寿命预测研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

8 陈柱子;面内弯曲行波超声电机的理论与应用研究[D];清华大学;2016年

9 牛子杰;行波型中空超声电机关键技术研究[D];南京航空航天大学;2016年

10 郝铭;纵弯复合平面超声电机及驱动系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 冉龙骐;MEMS行波超声电机启动特性研究[D];电子科技大学;2019年

2 胡稳;基于ANSYS二次开发的法兰定子超声电机研究[D];合肥工业大学;2019年

3 郎梦梦;中空型行波超声电机的研究[D];郑州大学;2019年

4 魏仁煌;超声电机抗老化摩擦材料研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

5 闫瑾;聚合物基超声电机绝缘摩擦材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

6 张红;超声电机复合驱动控制系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2018年

7 黄郅博;球型定子多自由度超声电机的设计与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

8 齐欣达;直线超声电机的驱动电源与控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

9 邓月波;天文望远镜面板促动器的研究[D];南京航空航天大学;2018年

10 许文运;基于超声电机的力矩补偿装置系统设计[D];南京航空航天大学;2018年

本文编号：2650819