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基于夹心式换能器的超声波马达及减摩技术研究

一个机械系统低速运行时,影响性能的一个重要问题就是摩擦振动的存在。学者们在不断的探寻高效的润滑技术来减小摩擦,实现机械系统的低速平滑运动。超声波马达是上世纪80年代开始发展起来的一种新型驱动器,它是利用压电陶瓷的逆压电效应激励出定子表面质点的椭圆轨迹振动,依靠摩擦耦合来实现驱动。本文研究新型超声波马达,利用其产生于摩擦界面的椭圆轨迹超声振动引起的润滑效应和摩擦接触行为的改变来减小摩擦力的大小,完成对摩擦力的主动控制,实现机械系统的低速平滑运动。首先利用赫兹接触理论建立了夹心式换能器和刚性平面的超声动态接触模型。通过对模型进行分析、求解表明,在纵向超声频率动态接触作用下,换能器节面位置产生了上浮,换能器端面与刚性平面的动态真实接触面积比静态时减少了。对该模型的分析很好地解释了纵向超声振动所引起的摩擦系数降低的现象,为提出利用椭圆轨迹超声振动来实现减摩奠定了理论基础。用微位移测试仪实际测试夹心式换能器节面沿纵向上浮的实验证实了该模型  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国科技产业》2012年09期
中国科技产业

日本开发出超小型超声波马达

日本丰桥科学技术大学的一个研究小组,最近成功开发出体积仅有1立方毫米的超小型超声波马达。新型马达的体积不足现有最小马达的1/40,能够实现转动和轴向运动两种动作。这种超小型超声波马达可用于脑血管疾病的检查和治疗,在进一步提高性能和临床实验的基础上,预计可在3年后实用化。超小型超声波马达的驱动部分外围包裹着合金作为定子,定子为多孔结构,有利于机械力的传导,定子的两侧贴有压电器件,利用两种...  (本文共1页) 阅读全文>>

《哈尔滨理工大学学报》2003年06期
哈尔滨理工大学学报

新型换能器式大力矩超声波马达的研究

超声波马达(简称USM)是一种新型直接驱动电机.与传统电磁电机相比,它具有低速、大力矩、结构简单、惯性小、响应快、不受电磁干扰、并可在低温、真空及高辐射等环境下工作的特点,尤其是可直接驱动回转体的特性,避免了因使用齿轮变速而产生的振动、噪音、低效率等传统电机的缺陷. 传统的环形行波超声波马达定子由环形弹性体和在其背面粘贴的一层环形压电陶瓷组成.为了在定子环表面激励出行波,将环形压电陶瓷片沿周向分区、极化处理成空间相位差为可2的两组扇区,再分别施以正弦和余弦激励电压,即可在定子中激励出行波l1,’!,由于这种马达定子靠一片或两片压电陶瓷薄板激励,使其功率受到严重制约;同时,由于采用压电陶瓷薄板的横向藕合模式,使其机电祸合效率很低.因此,这种传统结构的超声波马达输出力矩较小,输出效率较低,只能作为较小型操纵机构的换+O⑧能器.为了克服传统超声波马达的上述缺点,本文提出了一种新型换能器式大扭矩超声波马达.利用四套频率特性一致并以纵向振...  (本文共4页) 阅读全文>>

《压电与声光》1990年10期
压电与声光

超声波马达在美国的发展

1引言超声波马达是利用压电材料的逆压电效应实现驱动的一种新型微特电机,由于它通常采用固态压电材料实现电能向机械能的转化,转子的旋转力来源于转子与定子间的摩擦力,故也可将其称为固态摩擦驱动器[1]。我们利用Internet国际网系统地查询了有关美国超声波马达的研究。根据资料总结超声波马达的特点如下[2~5]:(1)高刚度,高力矩密度;(2)低压输入电源;(3)高精密定位;(4)响应时间短;(5)低耗;(6)无游隙和空行程;(7)单位长度变形量大;(8)无噪音,无电磁干扰;(9)应用中可达到很高的集成度;(10)无源自制动;(11)高力矩时具有高效,低速的特点;(12)在恶劣环境中的热稳定性高根据超声马达这些特点,国外已将其应用于以下诸多领域:(1)光学透镜精密定位、光纤维位置校正、相机镜头自动聚焦系统和隧道扫描显微镜等;(2)机械机构主动式控制、振动的抑制与产生、工具的精密定位、压电夹具体、机器人、计算机和医疗设备等;(3)流体流...  (本文共4页) 阅读全文>>

《压电与声光》1970年40期
压电与声光

线性双向式超声波马达的设计与分析

线性双向式超声波马达的设计与分析刘维东*狄士春赵万生袁松梅(哈尔滨工业大学特种加工研究所,哈尔滨,150001)摘要提出了双Π形线性双向式小型超声波马达模型,分析了这种超声波马达的线性驱动原理及其受力情况。通过计算机模拟仿真,证明了该理论模型的正确性和可靠性,指出了小型线性超声波马达的应用前景及其所要解决的主要问题。利用该原理的超声波马达将具有体积小、结构简单、重量轻、换向方便、响应速度快、可控性好等特点。关键词线性,双向,压电驱动器,超声波马达DesignandAnalysisofLinearBipolarUltrasonicMotorLiuWeidongDiShichunZhaoWanshengYuanSongmei(NontraditionalMachiningLab,HarbinInstituteofTechnology,Harbin,150001)AbstractThispaperdealswithaminiaturi...  (本文共5页) 阅读全文>>

《河池师专学报(理科版)》1987年01期
河池师专学报(理科版)

实现高效率转换的超声波马达

过去的马达是根据电流和磁场相互作用的原理得到驱动力的装置。最近,和这种工作原理完全不同的“迢声波马达”引起了人们的注意。 超声波马达是把作用在超声波振动的振动部和移动部之间的摩擦力变为旋转力而输出的装置,克服了过去转换效率低(百分之二十五左右)的缺点。这次,日本松下电器公司研制的超声波马达转换效率高达百分之四十五。 这种超声波马达有两种工作方式,一是利用固定在压电元件的顶端的振动片发生周期的振幅,推动移动体产生移动的驻波的方式;一是利用固定在压电元件面上的振动体随着时间的变化发生移动的振幅,使对面接触的移动体运动而产生进行波的方式。松下公司利用进行波方式的超声波马达进行了提高...  (本文共1页) 阅读全文>>