摘要：超声电机支撑结构影响其机械性能和稳定性。刚性支撑对振动的阻尼作用明显,能量损失较大;基于柔性隔振的弹性支撑则存在结构局限性或柔性过大的缺点。为此,将结构突变的刚性隔振和柔性隔振方法相结合,提出适用于超声电机的突变结构弹性支撑的设计思想。针对塔形超声电机的结构和工作模态的特点,在自由和夹持边界条件下,对三种突变结构弹性支撑进行设计与仿真,最后确定采用"内厚基座十字形薄板支撑结构"作为塔形超声电机的支撑。实验证明,采用所设计的突变结构弹性支撑,具有很好的支撑和隔振效果,塔形超声电机运行稳定,最大空载速度为980 mm/s,最大输出力为1N。

摘要：对一种理论斜直线运动轨迹的单相驱动双向运动的直线超声电机进行了理论及实验研究。该电机由塔形定子和倾斜一定角度安装的导轨组成,定子的两个正交工作模态为y-z面内对称振动模态和x-z面内弯振模态,分别对应电机的正反运动方向,利用在工作模态下定子驱动足表面质点相对于导轨的理论斜直线运动来驱动导轨运动。分析了电机的工作原理,推导了电机运行的导轨倾角范围,研制了样机,并进行了模态实验和机械特性实验。实验表明:在导轨倾斜角为35°、激励电压500 Vp-p、预压力4.5 N下,当电机工作在y-z面内对称振动模态,电机正向运动,最大空载速度为79 mm/s,最大输出力为0.5 N;当电机工作在x-z面内弯振模态,电机反向运动,最大空载速度为756 mm/s,最大输出力0.8 N。

摘要：针对两相超声电机对模态频率一致性要求高及单相超声电机难于实现双向运动等问题,提出了一种单相驱动双向运动斜动子塔形直线超声电机。动子相对于塔形定子倾斜安装,利用塔形定子的面内对称模态或面内弯曲模态为工作模态,通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对于动子的倾斜方向,实现动子正、反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上,推导了电机运行的导轨倾角适用范围,对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明,在导轨倾斜角为35°,激励电压为500 V,预压为力4.5 N的条件下,面内对称振动模态工作时的最大空载速度为79 mm/s,最大输出力为0.5 N;面内弯曲模态工作时的最大空载速度为756 mm/s,最大输出力为0.8 N。

摘要：现有单模态驱动超声电机或者只能单向运动,或者存在严重磨损。针对此问题,提出了一种单模态驱动双向运动的塔形超声电机。塔形电机由非对称结构塔形定子和动子构成。塔形定子采用非对称的兰杰文振子结构,设计有低阶和高阶非对称工作模态以及相应的压电陶瓷片极化布置方案,通过模态切换就可以实现电机的单模态驱动和正反向运动。分析了电机的工作原理,制作了原理样机,并对样机进行了模态实验和机械特性实验。结果表明,当A相单相激励,电机工作在高阶工作模态,动子正向运行,最大速度为112mm/s,最大输出力为2N;当B相单相激励,电机工作在低阶工作模态,动子反向运行,最大速度为94mm/s,最大输出力为3N。

摘要：针对现有塔形超声电机无法相互独立控制法向和切向振动等实际应用问题,提出了一种工作模态控制解耦的塔形直线超声电机。塔形电机设计有两个非共面的正交工作模态,分别为用于独立控制法向振动的x-z面内对称振动模态以及用于独立控制切向振动的y-z面内弯振模态。相应设计了压电陶瓷片的极化布置方案,即塔形电机的压电陶瓷片分为A,B两相,其中A相用于激励x-z面内对称振动模态,B相用于激励y-z面内弯振模态。通过对电机A,B两相相互独立控制就可以实现两个非共面正交工作模态的控制解耦。实验表明,在解耦控制条件下,当A相电压固定为400Vp-p,B相电压在0~400Vp-p变化时,电机运行速度与B相电压成正比,最大运行速度为420mm/s,最小运行速度为23mm/s。

摘要：针对双模态超声电机对模态频率一致性要求高以及单模态超声电机难以实现双向运动等问题,提出了一种单模态驱动双向运动的斜动子V形直线超声电机。电机由导轨和V形定子构成,导轨相对于V形定子倾斜安装,V形定子的工作模态为面内对称模态或面内反对称模态,通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对导轨的倾斜方向,实现导轨正反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上,推导了电机运行的导轨倾角范围,并对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明:在导轨倾角为35°,激励峰峰值电压为600V,预压力为65 N条件下,当电机工作在面内对称模态,导轨正向运动,其最大空载速度为180mm/s,最大输出力为14N;当电机工作在面内反对称模态,导轨反向运动,其最大空载速度为125mm/s,最大输出力为24N。

摘要：介绍了超声电机寿命测试的原理和试验方法。利用计算机并行接口实现了对超声电机转速、运转周数和运转时间等数据的实时采集和对超声电机运转、停止的控制。该方法成功地应用于南京航空航天大学 TRU M系列行波型超声电机的寿命试验。经测试 ,TRU M系列行波型超声电机的使用寿命达到了 30 0 h。

摘要：针对目前直线超声电机夹持装置存在的问题,提出了合理的夹持装置应满足的条件,并针对V型定子设计了新的夹持结构,基于三滚子结构的夹持方案。通过电机的机械特性的测试及对比分析可以得出,新的夹持结构下电机的输出力得到显著提高,最大输出力由原来的20 N增至26.8 N。提出将电机的速度波动作为衡量其性能稳定性的指标,通过对比试验分析了影响电机性能稳定性的因素,并提出了改善电机稳定性的方法。

摘要：针对目前采用ANSYS建立超声电动机有限元模型效率低下的问题,提出利用ANSYS和Pro/E集成的方法建立超声电动机有限元模型。该方法能充分发挥Pro/E强大的实体建模功能和ANSYS强大的有限元分析功能,能弥补ANSYS建模功能较差的缺点。详细分析了ANSYS和Pro/E集成的3种方式,其中,利用ANSYS/ProFEA接口模块进行数据传输的集成方式能正确完整地将Pro/E中构建的三维几何模型传递到ANSYS中,并有利于进一步的有限元分析。介绍了集成方式建模时需要注意的单位设置、单元类型选择及相应的网格划分类型选择等问题。以粘接结构和螺栓紧固结构的超声电动机为例,介绍了建立超声电动机有限元模型的具体实现方法。最后,以薄板面内模态直线型超声电动机为例,通过将集成方式建模的理论计算结果与ANSYS建模的理论计算结果和实验结果对比,证明集成方式建模不但效率高,而且计算精度高,非常适用于超声电动机的设计及优化。

摘要：PZT(锆钛酸铅压电陶瓷)在诸多高技术领域获得了广泛的应用,其中就包含超声电机。由于设计超声电机的第一步是在ANSYS中正确输入PZT的材料参数,因此以PZT-8为例,详细讲述了PZT材料参数在ANSYS中的三种定义方法,并分析了每种定义方法的特点,为进一步的压电分析打下基础。