盆架形压电振子同型模态驱动平面电机研究

2021-01-05王哲逸贺红林方志敏吴兴强

压电与声光 2020年6期

王哲逸，贺红林，方志敏，吴兴强

(南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌 330063)

0 引言

超声电机是利用压电材料逆压电效应实现电能到结构振动能的转换，并通过摩擦耦合将振动转化成旋转或直线运动的一种新概念电机[1]。超声波电机的基本工作原理是：将电压信号施加在由压电陶瓷和金属弹性体构成的电机定子上，由于压电陶瓷的逆压电效应，电机定子弹性体产生变形，当激励电压频率与定子弹性体的共振频率接近时，定子便会产生一定规律的机械振动[2-5]。定子发生振动时，定子表面质点会产生一定轨迹的椭圆运动，一方面质点产生的法向位移对转子产生一定压力，另一方面质点和转子间的切向位移使其产生相对滑动，这样通过定子和转子间的摩擦耦合，驱动电机的转子转动[6-9]。超声波电机是典型的低速大力矩电机,与一般电机相比其具有输出力矩大，可控性强，正反转特性一致及低速稳定性好等特点,非常适用于各类航天器和武器装备的驱动器和伺服系统,具有较高的研究价值[10-11]。因此，本文建立了盆架形超声波电机的有限单元法(FEM)模型，运用ANSYS 15仿真分析了改变方杆的高度、横截面大小、直径孔的深度和直径、陶瓷片位置等参数对电机弯纵振的影响[12-13]。针对定子尺寸对电机工作状态的影响及对电机进行定子驱动足振动性能和电机输出性能的研究,对完善电机的设计、改善电机输出特性具有一定的意义[14]。