多棱面金属管状弯曲旋转超声电机

研制了一种新型金属管状弯曲旋转超声电机,该电机的定子由一个具有12个棱面的金属管和粘贴其上的PZT片组成,其尺寸为外径42 mm、内径34 mm、长44 mm。当电机运行时,在定子端面圆周上激发出3个波长的行波,定子以3个波峰同时与转子接触。试验结果表明,电机的工作频率为29.9 kHz。在激励电压峰-峰值为250 V,预压力为7 N时,电机的空载转速为280 r/min,堵转转矩为62 N.mm,与同尺寸的采用4个激振区的弯曲旋转超声电机相比分别提高了40%和122%。     

压电管式弯曲旋转超声电机激励模式研究

为了提高压电管式弯曲旋转超声电机输出特性,推导出定子一、二阶弯曲振动下力系数的计算公式。结果表明,利用定子二阶弯曲振动可获得更大的定子端面输出力。提出了一种将定子分为8个激振区的交叉组合激励模式,可实现定子的二阶弯曲振动激励。基于这种新的激励模式,研制了一台压电管式弯曲旋转超声电机的样机,该样机的定子外径10 mm、内径8 mm、长35 mm。在预压力1.0 N,激励电压峰峰值210 V,工作频率41.3 kHz时,实现了定子的二阶弯曲振动,样机的堵转转矩达到2.45 N·mm,空载转速为206 r/min。与将定子分为4个激振区的同尺寸的超声电机相比,堵转转矩和空载转速分别提高了17%和23%。     

交叉组合激励模式压电管式超声电机

提出一种将定子分为8个激振区、用于实现激励2阶弯振的交叉组合激励模式,研制出2台定子外径φ10 mm、内径φ8 mm、长35 mm结构相同但激励模式不同的压电管式超声电机.一台定子均分为4个激振区,利用I阶弯曲振动模态,采用传统4区激励模式;另一台定子均分为8个激振区,利用2阶弯曲振动模态,采用交叉组合激励模式.测试结果表明,在预压力为1.0 N,激励电压峰峰值为210 V时,采用交叉组合激励模式的样机的堵转转矩为2.45 N·mm,空载转速为206 r/min,与传统4区激励模式相比分别提高了17%和23%.