超声波电动机.pptVIP

特种电机及其控制日立Maxell公司的改进型驻波超声波电动机，采用机械扭转连接器取代了楔形振动片，借助扭转连接器将压电振子产生的纵向振动诱发出扭转振动，两种振动在扭转连接器前端合成质点椭圆运动轨迹，驱动转子旋转。这种电机转速达到120r/min，输出转矩1.3N?m，能量转换效率为80％，超过传统电磁型电机。(3)驻波型超声波电动机采用扭转连接器的驻波型超声波电动机第30页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制驻波超声波电动机是利用在弹性体内激发的驻波来驱动移动体移动。但是，单一的驻波并不能传递能量，因为弹性体表面质点作同相振动。因此，驻波型超声波电动机通过激发并合成相互垂直的两个驻波，使得弹性体表面质点作椭圆振动，直接或间接地驱动移动体运动而输出能量。根据激励两个驻波振动的方式不同,驻波超声波电动机分为纵扭振动复合型:采用两个独立的压电振子分别激发互相垂直的两个驻波振动，合成弹性体表面质点的椭圆振动轨迹。模态转换型：模态转换型仅有一个压电振子激发某一方向的振动，再通过一个机械转换振子同时诱发与其垂直的振动，二者合成弹性体表面质点的椭圆振动轨迹，驱动移动体运动。（如前两例）第31页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制纵扭复合型超声波电动机结构——定子由两个独立的振子所组成：纵向振子控制定子与转子之间的摩擦力(正压力)；扭转振子控制输出转矩。由于两种复合运动可独立控制，所以其输出转矩大，工作稳定，可双向运动，并且为设计者提供了较大的设计空间。第32页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制（4）非接触式超声波电动机定子与转子之间不直接接触，而是在它们之间填充一种介质：液体或气体。当定子振动时，也就引起了介质的振动，在介质与转子的接触面就形成了摩擦力，从而驱动转子运转。非接触式超声波电动机是以牺牲转矩为代价的，其驱动力都很小。东京工业大学TohgoYamazaki等研制的圆筒型非接触式超声波电动机。其定子由硬铝制成，定子圆筒长为16.5mm、内径56mm、外径61.8mm，并由两个Langevin振子激励，形成行波。筒型转子放置在定子筒内。当定子产生行波时，转子悬浮起来并沿着行波前进方向旋转。驱动电源的频率为26kHz，电机的最高转速可达3000r/min。由于采用了Langevin振子，电机结构变得复杂，占有的空间较大，而且形状不规则，因而限制了它的应用场合。第33页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制(5)多自由度超声波电动机三自由度超声波电机两自由度超声波电动机电机由球形转子、两对径向定子等组成。定子是一个短圆柱体，用等截面梁穿过定子来施加轴向力，使得定子与转子紧密接触。利用粘贴在定子上的压电陶瓷同时在定子上激发出两个在空间互相垂直的振动模态，两个模态合成使得定子侧表面产生行波，从而通过摩擦接触驱动球形转子转动。两对径向定子置于一个平面内不同的位置，这样电机就可得到两个自由度的运动。第34页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制超声波电动机的分类第35页，共41页，星期日，2025年，2月5日第6章超声波电动机特种电机及其控制特种电机及其控制超声波电动机第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制1超声波电动机的基本原理3超声波电动机的优点及其应用2超声波电动机的发展6超声波电机存在的问题及研究重点4超声波电动机的常见结构与分类5行波型超声波电动机的驱动控制教学基本要求超声波电动机及其发展概况分析与思考练习题返回主页第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日特种电机及其控制超声波电动机(UltrasonicMotor，简称USM)是近年来发展起来的一种全新概念的驱动装置，它利用压电材料的逆压电效应(即电致伸缩效应)，把电能转换为弹性体的超声振动，并通过摩擦传动的方式转换成运动体的回转或直线运动。这种新型电机一般工作于20kHz以上的频率，故称为超声波电动机。1超声波电动机的基本原理上一页下一页返回上一节下一节超声波电动机的不同命名：如振动电动机(VibrationMotor)、压电电动机(PiezoelectricMotor)、表面波电动机(SurfaceWaveMotor)、压电超声波电动机(PiezoelectricUltrasonicMotor)、超声波压电驱动器/执行器(Ultrasonicpiezoelectricactuator)等等。第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日