苏国兵, 韩建超, 齐鑫哲, 蔡 毅

(1. 中国空间技术研究院,北京 100039;2. 北华航天工业学院 机电工程学院,河北 廊坊 065000)

行波型旋转超声电机定转子设计及有限元分析*

苏国兵1,2, 韩建超1, 齐鑫哲1, 蔡 毅2

(1. 中国空间技术研究院,北京 100039;2. 北华航天工业学院 机电工程学院,河北 廊坊 065000)

研究了行波型旋转超声电机定转子接触动力传递机理，完成了超声电机关键部件定子、锥柔性转子设计，建立了考虑定转子径向滑移的三维接触模型以及有限元模型，分析了超声电机定子表面质点幅频特性、谐振速度以及径向位移量与齿高之间的关系。通过比较锥柔性、柔性转子与定子接触面质点径向相对位移，阐释了锥柔性转子通过自身弹性变形能更好地贴合在定子齿表面，减少定转子间相对滑移量并能提高超声电机的输出效率。最后通过合成一个行波周期内定子表面质点的位移轨迹，验证了定子驱动转子旋转运动的方式为椭圆运动。仿真结果对行波型旋转超声电机的设计具有指导意义。

超声电机；定转子；径向滑移；有限元

0 引 言

行波型旋转超声电机是一种新型微特电机，具有结构简单、低速大转矩、响应速度快、不受电磁场干扰等优点，目前在工业控制、医疗器械、计算机、智能机器人和航空航天领域有着广泛的应用。其工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应使定子表面质点产生高频微幅(微米级)振动，再通过定转子间的摩擦作用，驱动转子定向转动，实现电能到机械能的转换。……