圆柱形三自由度超声电机输出性能的仿真设计

• 作者: 李志荣 赵淳生 黄卫清
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 多自由度 超声电机 输出性能 仿真
• 年，卷（期）: 2008,（12）
• 所属期刊栏目: 第4届国际压电驱动材料及应用研讨会
• 页码范围: 2352-2357
• 页数: 6页
• 分类号: TM356|TB559
• 字数: 685字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1004-924X.2008.12.007

摘要

研制了一种基于两个二阶弯振模态和一个一阶纵振模态的圆柱形三自由度超声电机.其定子的长度、直径和质量分别为20 mm,56 mm和130 g;转子直径为25 mm;转子绕X、Y和z-轴的空载转速分别为33、35和66 r·min-1,堵转矩分别为24.8、36.6和30.2 mN·m.根据圆柱形三自由度超声电机的结构和工作原理,建立了它的输出性能仿真数学模型.用有限元方法对定子进行结构动力学分析,得到定子上各驱动点的工作频率和工作振幅,计算驱动点的位移和速度;假设定子和转子是弹性接触的,即定、转子之间的接触点由一系列弹簧相连接,根据定、转子的相对运动和胡克定理,计算出每个接触弹簧的变形和弹性力;计算定、转子之间的摩擦力;进而计算出电机的输出力矩、功率损失和驱动效率.根据所建立的数学模型,用MATLAB软件编制了仿真设计程序,计算出电机的输出性能,并与实验结果进行了比较和分析.实验显示,当输出转矩较小时,仿真结果与实验结果符合良好;随着输出转矩的增加,二者之间的误差逐渐增大,而且实验值小于仿真值.结果表明,实际输出性能的下降是由定、转子之间的打滑造成的.电机输出性能仿真的实现,将为电机的性能预估和优化设计打下理论基础.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄卫清	南京航空航天大学精密驱动研究所	124	1217	19.0	27.0
2	赵淳生	南京航空航天大学精密驱动研究所	269	4525	31.0	51.0
3	李志荣	苏州市职业大学机电工程系	26	104	6.0	7.0