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中国电机工程学报 2009, 29(18) 83-88 DOI:
ISSN: 0258-8013 CN: 11-2107/TM |
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| 电机与电器 |
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纵振夹心换能器式圆筒型行波超声电机 |
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刘英想，刘军考，陈维山，石胜君 |
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机器人与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) |
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摘要：
提出一种纵振夹心换能器式圆筒型行波超声电机，该电机定子组件由定子圆筒和4个纵振夹心换能器组成，变幅杆和圆筒采用一整块硬铝合金加工而成。利用压电陶瓷片的纵向振动在夹心换能器中激励出纵向振动，实现两组换能器在定子圆筒上激励出2个幅值相等、在时间和空间上均相差p/2的弯振模态响应，2个弯振模态响应叠加在定子圆筒上形成弯曲振动行波，定子齿表面质点产生椭圆运动轨迹，进而通过和转子之间的摩擦耦合实现宏观运动输出。运用有限元法设计了定子圆筒和纵振夹心换能器，并实现了频率简并。测量结果表明，样机的最大转速为110 r/min，堵转力矩为0.5 N×m。 |
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关键词：
行波超声电机
圆筒型
纵振换能器
变幅杆
有限元法
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Cylindrical Traveling Wave Ultrasonic Motor Using Longitudinal Sandwich Transducers |
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LIU Ying-xiang, LIU Jun-kao, CHEN Wei-shan, SHI Sheng-jun |
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State Key Laboratory of Robotics and System(Harbin Institute of Technology) |
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Abstract:
This paper proposed a cylindrical traveling wave ultrasonic motor using longitudinal sandwich transducers. The stator components of the proposed motor contained a cylinder and four longitudinal sandwich transducers. The cylinder and the horns of the transducers were manufactured from a piece of duralumin alloy. The longitudinal vibration of transducer was excited by the longitudinal vibration of PZT (piezoelectric ceramic material). Two bending vibrations were generated in the cylinder by the transducers. When the amplitude of two bending vibrations was equal, and their phase difference on time and space was half of the circumference ratio and a flexural traveling wave was formed in the cylinder. Thus, an elliptical motion was achieved at the particle on the tooth. And the driving force was the frictional force between the rotor and the stator. The cylinder and longitudinal sandwich transducer were designed with finite element method (FEM). The longitudinal resonance frequency of the transducer and the bending resonance frequency of cylinder were degenerated. The test results show that, typical output of the prototype reaches a no-load speed of 110 r/min and maximum moment of 0.5 N×m. |
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Keywords:
traveling wave ultrasonic motor
cylindrical
longitudinal transducer
horn
finite element method
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收稿日期 2008-08-29 修回日期 2009-01-12 网络版发布日期 2009-06-30 |
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DOI: |
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基金项目:
国家自然科学基金项目(50875057)。 |
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通讯作者: 刘英想 |
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作者简介: |
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作者Email: |
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| 参考文献： |
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