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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>>

《华侨大学学报(自然科学版)》2002年01期
华侨大学学报(自然科学版)

超声波马达振动片的设计与实验

楔型超声波马达是驻波型超声波马达的一种 ,振动片是马达定子的关键部件 .其结构及尺寸的选择 ,直接影响马达的输出性能 .目前 ,国内还没有一个精确的力学或数学模型 ,用以定量描述振动片与转子接触界面间相互作用的关系 .于是 ,也没有恰当的数学方法来全面优化振动片的设计 .本文根据定性分析的结论 ,设计不同结构和尺寸的振动片 .通过对比实验研究和分析 ,得出一些重要结论 ,为同类马达的建模、设计和制作提供了依据 .1 振动片的结构设计及受力分析1 .1 振动片的结构设计对振动片式超声波马达驱动的机理进行研究 .结果表明 〔1 ,2〕,这类马达是通过纵振动与弯曲振动的合成 ,来形成振动片前端 (与转子接触端 )的椭圆运动 ;依靠摩擦力作用 ,以驱动转子的转动 .振动片一般设计为长方体形状 ,如图 1所示 .(a)楔形结构              (b)平行四边形结构图 1 振动片的形状与结构示意图在图 1中 ,l为长度 ,b为宽度...  (本文共7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>>

《自动化仪表》1996年10期
自动化仪表

超声波马达

一、引言声波分为可听见声波与超声波,可听见声波的频率范围:16HZ—20kHZ;而频率超过20kHZ的声波称为超声波。众所周知,超声波已被广泛应用于检测计量、机械加工、医疗诊断与手术等方面,还有关于超声波在日常生活中应用实例的报道。但超声波马达作为一种原理与概念全新的动力装置却鲜为人知。本文将介绍超声波马达的基本组成、工作原理和特点,并对其发展过程、研究现状与动向进行简要的介绍。二、超声波马达的基本组成和工作原理超声波马达是将压电理论、波动和弹性作用结合在一起,利用振动能量进行驱动的一种动力装置,根据波型分为两类,即进行波(travellingwave)型马达和定在波(standingwave)型马达。].进行波型超声波马达口~刀图1所示为进行波型超声波马达的基本组成,它分三个主要部分,一般称构成主要素:压电体V(励振部分)、弹性体E(主动件)、动体M(从动件)。动体与弹性体之间附有自动加压装置(图中略),所加压力与驱动力成比例...  (本文共5页) 阅读全文>>

《声学与电子工程》1986年02期
声学与电子工程

日本研制成超声波马达

据日本《朝日新闻》报道,日立马克塞尔筑波研究所主任研究员熊田明生最近研制出一种“超声波马达”的样机,这种马达与普通马达相比,效率高,构造简单,将来有希望成为小型马达的主要产品。 现在研制的这种马达,直径3cm,高6cm,重150g.普通马达只利用了所加电功率的30%,而超声波马达输入电功率为16W,输出机械功率为12W,利用效率一举提高到80%。这就是说,让同样大小的马达旋转,所消耗的电力大约只是原来的三分之一。 普通马达都是由磁铁和绕组构成的,依靠电磁相互作用把电力转换成旋转力。超声波马达则是利用高频电流使压电元件振动,然后再将其振动变成旋转。马达本体旋转的部分不是圆的,而是用螺杆栏住的转子旋转。 超声波马达的构造是:...  (本文共1页) 阅读全文>>