陈乾伟， 鞠全勇， 高素美， 杨传森

(金陵科技学院机电工程学院 南京，211169)



单模态驱动的非对称定子结构塔形超声电机

陈乾伟， 鞠全勇， 高素美， 杨传森

(金陵科技学院机电工程学院 南京，211169)

现有单模态驱动超声电机或者只能单向运动，或者存在严重磨损。针对此问题，提出了一种单模态驱动双向运动的塔形超声电机。塔形电机由非对称结构塔形定子和动子构成。塔形定子采用非对称的兰杰文振子结构，设计有低阶和高阶非对称工作模态以及相应的压电陶瓷片极化布置方案，通过模态切换就可以实现电机的单模态驱动和正反向运动。分析了电机的工作原理，制作了原理样机，并对样机进行了模态实验和机械特性实验。结果表明，当A相单相激励，电机工作在高阶工作模态，动子正向运行，最大速度为112 mm/s，最大输出力为2N；当B相单相激励，电机工作在低阶工作模态，动子反向运行，最大速度为94 mm/s，最大输出力为3 N。

单模态； 非对称； 超声电机； 压电

引 言

直线超声电机(linear ultrasonic motor，简称LUSM)是在超声频域利用压电陶瓷的逆压电效应进行工作的直线作动器。它具有低速大输出力、断电自锁、无电磁干扰、定位和速度控制精度高等优点，在精密驱动等领域有着广泛的应用[1-10]。

直线超声电机分为双模态驱动和单模态驱动两类[1-5]。和双模态超声电机相比，单模态直线超声电机对工作模态频率一致性要求宽松，有利于电机结构的简单化[7-10]。

Sashida等[7]提出了一种单模态驱动的倾斜动子结构的振动片形超声电机，该电机的工作模态只有1阶纵振模态，因此只能单向运动，且由于采用倾斜动子结构，导致电机运行时磨损严重。……