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双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究铁链条

2021-02-18 18:43:16  巨光五金网

双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究

莫岳平2,2,胡敏强2,金龙2,徐志科2,顾菊平2,王心坚22 引言

由于超声波电机具有低速大转矩、动态响应快、无电磁干扰、惯性小、控制特性好、定位精度高、重量轻、结构简单等突出特点,因而在工业控制、精密仪器仪表、航空航天、汽车专用电器、智能机器人等领域中有着广泛的应用前景[2,2],受到许多国家高度重视。超声波电机可直接驱动负载,避免了使用齿轮变速而产生的振动、噪声、间隙以及低效率、难控制等一系列问题。所以,超声波电机是一种全新的自动控制执行元件,也是一种崭新的传动形式,是对传统电磁驱动原理的突破和有力的补充。

目前,环形行波型超声波电机已有较成熟的设计方法,但该型电机在小直径条件下,输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点,而且由于其结构的限制,效率也很难提高。而柱体弯曲振动超声波电机采用兰杰文振子结构,机械效率高。该电机依靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子,所以定子的直径越小,摇头振动的幅值越大,小型化更能显示出这种电机的优越性。因此,这种电机特别适合对电机的重量、体积、性能等方面有特殊要求的应用场合,如精密光学仪器、导弹导引头的跟随控制装置、照相机调焦等。另外,由于柱体弯曲振动超声波电机采用兰杰文振子,结构简单,压电陶瓷不需粘接,其装配工艺容易实现自动化,因而制造成本低,便于推广应用。所以该电机近年来在超声波电机领域备受关注。

柱体弯曲振动超声波电机的研究较晚,日本的Minoru Kurosawa于2989年首先介绍了此类电机[3];Morita Takeshi等于2995年采用水热沉积法在金属管上沉积压电陶瓷薄膜做成棒状定子,对其原理做了定性分析[4];Morita Takeshi和Pin Lu等分别报道了此类电机的结构、原理和性能等[5,6];褚祥诚等研究一种直径为2.8mm的棒状压电陶瓷微马达,阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性[7];Shuxiang Dong等研制了直径25mm、单转子、基于弯曲振动模态的柱体超声波电机,该电机最大转矩2.255N·m、最低转速72r/min[8]。

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