超声波电机的详细数据分析

超声波电机是利用压电陶瓷在超声频域的振动，并把振动能量转化为机械能的电动机。这一全新原理的电机结构简单，能获得低速大转矩，且有响应速度快、不产生磁噪声等优点，引起了学术界和企业界的重视。在机器人、微型机械、医学等领域有着很广泛的应用前景。环型行波式超声波电机是利用环型压电陶瓷在金属弹性体的表面激发出行波，进而依靠摩擦的方法推动压在金属弹性体上的转子旋转。其中，环型压电陶瓷和带有齿的金属弹性体是用环氧树脂粘贴在一起的，通常称为定子。其工作原理是这样的，由于压电陶瓷的逆压电效应，当对压电陶瓷施以超声频率且有一定相位差的两相电压时，沿定子圆周方向就会产生行波振动，当行波通过定子中心线上的点时，该点作垂直方向运动，其频率与幅值和行波的频率与幅值相同。但是由于定子的弯曲，使得远离中心线的点在做垂直运动的同时在水平方向上前后运动，结果合成运动轨迹为一椭圆，从而使定子表面粒子作椭圆运动。借助于摩擦力，可以使通过施加一定预压力与之接触的转子逆着波行方向旋转。所以，环型行波式超声波电机是否能正常工作首先取决于定子的表面是否能激发出足够幅度的行波。因此，对环型行波式超声波电机定子进行模态分析以确定出定子的谐振频率，从而使所加电源的频率等于定子的固有频率以*大的实现机电能量转换，这是超声波电机设计中的关键；其次，通过对包含压电陶瓷的定子的模态分析，可以估计出定子的振动模态和耦合因子；通过谐波分析的计算结果同实测结果的比较，可以找到适宜的阻尼系数，以估计品质因数、电导纳及定子的位移特性。通过瞬态分析和接触分析，可以得知马达的运动情况和进行接触界面的分析。