双振子旋转型行波超声波电机的研究与设计
发布时间：2021-06-06 11:55
超声波电机（Ultrasonic Motor,简称USM）是近几年来发展起来的一种微型特种电机,和传统的电磁电机不同,并不是靠电磁制动,内部没有磁阻线圈结构,而是通过压电陶瓷的逆压电效应,激发定子表面质子做椭圆轨迹运功,继而通过定、转子之间的摩擦传动工作的。因此具有转矩大、体积小、响应快、低噪声以及不受外界磁场干扰等优点,在航天航空、医疗器械以及机器人制造等新兴行业具有着广泛的应用前景。本文提出了一种双振子旋转型行波超声波电机结构,将定子和转子均设计为电机振子,采用材料相同的金属弹性体以及在一侧均贴有压电陶瓷环。在高频正弦电压激励下,弹性定子和转子将产生各自的行波,在接触区内彼此向前推动。本文依据质点运动的椭圆轨迹的规律和振动匹配原理,确定了定子与转子的设计方案。使用ANSYS有限元分析软件设计了定子的尺寸,通过模态分析求解出定子振动的固有频率以及谐响应分析验证了该设计方案的合理性。本文针对所设计的双振子超声波电机进行了理论性的电路匹配并完成了驱动电路板的制作,然后通过上位机和采集卡搭建了对电机性能进行测试的实验平台。最后,制作了样机并在平台上进行了性能测试。试验结果表明,与单振子驱动...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A.Williams和W.Brown制作的“压电马达”
图 1.1A. Williams 和 W. Brown 制作的“压电马达” 图 1.2 H.V.Brath 制作的双振子超声波电第一台真正具有实用意义上的超声波电机是 1973 年美国 IBM 公司的 H.V.Bra明的双振子超声波电机。但是由于振子和转子几乎直角的接触便会产生大量的能量以及导致电机寿命缩短，为解决这些问题，1980 年日本的 T.Sashida 在前苏联的 Va的研究基础上进行了改进，设计出了一种驻波型的超声波电机，其结构为振动片式结结构原理如图 1.2 所示[7,8,9]。这种电机采用了 Langevin 振子，27.8kHZ 的工作频率90W 的输入功率，输出转矩和机械输出功率分别为 0.25Nm 和 50W。虽然这种电机片和转子接触为点接触而导致磨损问题严重，但是他的性能第一次满足了实际中使要求。1982 年 T.Sashida 在之前不足的基础上又设计出了一种行波型超声波电机，如图所示。用局部面接触持续的推动转子的旋转代替了原先的由定点断续的推动转子，有效的缓解了定子与转子接触中的磨损问题。真正的使超声波电机由空想设计走向
意义上的超声波电机是 1973 年美国但是由于振子和转子几乎直角的接触为解决这些问题，1980 年日本的 T.Sa，设计出了一种驻波型的超声波电机,8,9]。这种电机采用了 Langevin 振子，矩和机械输出功率分别为 0.25Nm 和导致磨损问题严重，但是他的性能第之前不足的基础上又设计出了一种行的推动转子的旋转代替了原先的由定接触中的磨损问题。真正的使超声波
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于并联谐振匹配的超声电机阻抗特性[J]. 牛子杰,闫锋欣,孙志峻,朱华,衣雪梅. 振动.测试与诊断. 2018(01)
[2]行波型旋转超声电机定转子设计及有限元分析[J]. 苏国兵,韩建超,齐鑫哲,蔡毅. 电机与控制应用. 2017(12)
[3]旋转型行波超声电机定子的结构优化[J]. 沈丽佳,龚俊杰,李康超,韦源源. 压电与声光. 2016(03)
[4]双定子单转子超声电机转子结构的优化设计[J]. 伍旺贤,纪跃波,陈美谦,王涛. 集美大学学报(自然科学版). 2016(03)
[5]两相超声电机驱动电路设计[J]. 于海滨,漆嘉林,赵本华,刘锏泽,刘德赟. 中国新技术新产品. 2016(10)
[6]一种新型超声电机的驱动电源设计[J]. 牛德森,李有光. 科技资讯. 2014(31)
[7]超声波电机电学匹配与控制技术研究[J]. 刘德华,任一峰,罗威. 电子世界. 2014(18)
[8]行波超声电机驱动控制技术的发展[J]. 史敬灼,刘玉,沈晓茜,赵福洁,王晓节. 振动.测试与诊断. 2013(S2)
[9]超声电机驱动及控制技术的新进展[J]. 梁大志,时运来,朱华,赵淳生. 振动.测试与诊断. 2012(06)
[10]超声电机LLCC谐振电路研究[J]. 俞浦,李华峰,黄卫清. 中国电机工程学报. 2011(24)
博士论文
[1]基于有效椭圆运动及结构力系数行波型超声电机研究[D]. 董迎晖.合肥工业大学 2015
[2]行波型旋转超声电机产业化中的若干关键技术研究[D]. 尹育聪.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]梳齿型超声电机的研究与设计[D]. 赵孟强.中北大学 2017
[2]新型行波旋转超声电机的设计与研究[D]. 沈丽佳.扬州大学 2016
[3]超声电机调速性能研究[D]. 李菠.南京航空航天大学 2016
[4]超声电机动力学特性研究[D]. 王尧尧.天津大学 2016
[5]新型行波型超声电机研究[D]. 刘德华.中北大学 2015
[6]超声电机驱动控制技术的研究[D]. 牛德森.南京航空航天大学 2015
[7]一种新型旋转超声电机驱动控制试验系统[D]. 刘婵娟.集美大学 2014
[8]基于传输线理论的压电换能器电阻抗匹配研究[D]. 李万崇.哈尔滨工业大学 2013
[9]基于超声电机的测力装置研究[D]. 温智慧.南京航空航天大学 2012
[10]基于ANSYS压电复合振子的模态分析[D]. 张方霞.江西农业大学 2012
本文编号：3214339
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A.Williams和W.Brown制作的“压电马达”
图 1.1A. Williams 和 W. Brown 制作的“压电马达” 图 1.2 H.V.Brath 制作的双振子超声波电第一台真正具有实用意义上的超声波电机是 1973 年美国 IBM 公司的 H.V.Bra明的双振子超声波电机。但是由于振子和转子几乎直角的接触便会产生大量的能量以及导致电机寿命缩短，为解决这些问题，1980 年日本的 T.Sashida 在前苏联的 Va的研究基础上进行了改进，设计出了一种驻波型的超声波电机，其结构为振动片式结结构原理如图 1.2 所示[7,8,9]。这种电机采用了 Langevin 振子，27.8kHZ 的工作频率90W 的输入功率，输出转矩和机械输出功率分别为 0.25Nm 和 50W。虽然这种电机片和转子接触为点接触而导致磨损问题严重，但是他的性能第一次满足了实际中使要求。1982 年 T.Sashida 在之前不足的基础上又设计出了一种行波型超声波电机，如图所示。用局部面接触持续的推动转子的旋转代替了原先的由定点断续的推动转子，有效的缓解了定子与转子接触中的磨损问题。真正的使超声波电机由空想设计走向
意义上的超声波电机是 1973 年美国但是由于振子和转子几乎直角的接触为解决这些问题，1980 年日本的 T.Sa，设计出了一种驻波型的超声波电机,8,9]。这种电机采用了 Langevin 振子，矩和机械输出功率分别为 0.25Nm 和导致磨损问题严重，但是他的性能第之前不足的基础上又设计出了一种行的推动转子的旋转代替了原先的由定接触中的磨损问题。真正的使超声波
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于并联谐振匹配的超声电机阻抗特性[J]. 牛子杰,闫锋欣,孙志峻,朱华,衣雪梅. 振动.测试与诊断. 2018(01)
[2]行波型旋转超声电机定转子设计及有限元分析[J]. 苏国兵,韩建超,齐鑫哲,蔡毅. 电机与控制应用. 2017(12)
[3]旋转型行波超声电机定子的结构优化[J]. 沈丽佳,龚俊杰,李康超,韦源源. 压电与声光. 2016(03)
[4]双定子单转子超声电机转子结构的优化设计[J]. 伍旺贤,纪跃波,陈美谦,王涛. 集美大学学报(自然科学版). 2016(03)
[5]两相超声电机驱动电路设计[J]. 于海滨,漆嘉林,赵本华,刘锏泽,刘德赟. 中国新技术新产品. 2016(10)
[6]一种新型超声电机的驱动电源设计[J]. 牛德森,李有光. 科技资讯. 2014(31)
[7]超声波电机电学匹配与控制技术研究[J]. 刘德华,任一峰,罗威. 电子世界. 2014(18)
[8]行波超声电机驱动控制技术的发展[J]. 史敬灼,刘玉,沈晓茜,赵福洁,王晓节. 振动.测试与诊断. 2013(S2)
[9]超声电机驱动及控制技术的新进展[J]. 梁大志,时运来,朱华,赵淳生. 振动.测试与诊断. 2012(06)
[10]超声电机LLCC谐振电路研究[J]. 俞浦,李华峰,黄卫清. 中国电机工程学报. 2011(24)
博士论文
[1]基于有效椭圆运动及结构力系数行波型超声电机研究[D]. 董迎晖.合肥工业大学 2015
[2]行波型旋转超声电机产业化中的若干关键技术研究[D]. 尹育聪.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]梳齿型超声电机的研究与设计[D]. 赵孟强.中北大学 2017
[2]新型行波旋转超声电机的设计与研究[D]. 沈丽佳.扬州大学 2016
[3]超声电机调速性能研究[D]. 李菠.南京航空航天大学 2016
[4]超声电机动力学特性研究[D]. 王尧尧.天津大学 2016
[5]新型行波型超声电机研究[D]. 刘德华.中北大学 2015
[6]超声电机驱动控制技术的研究[D]. 牛德森.南京航空航天大学 2015
[7]一种新型旋转超声电机驱动控制试验系统[D]. 刘婵娟.集美大学 2014
[8]基于传输线理论的压电换能器电阻抗匹配研究[D]. 李万崇.哈尔滨工业大学 2013
[9]基于超声电机的测力装置研究[D]. 温智慧.南京航空航天大学 2012
[10]基于ANSYS压电复合振子的模态分析[D]. 张方霞.江西农业大学 2012
本文编号：3214339
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3214339.html
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