翻译-使用多个纵向换能器的超声波电动机的结构

1、使用多个纵向换能器的超声波电动机的结构笃行铃木，MasakiKihara，康裕胜，直树Kikuchi和jiromaru野神奈川大学工学院日本横滨电子邮件地址：suzuka27kanagawa-u.ac.jp摘要振动和超声波电机的负载特性(a)使用扭转振动缸的三螺栓夹紧朗之万型纵向振动压电换能器（BLT）安装在切向方向和（b）使用一个纵向振动盘三时传感器安装在一个圆盘的研究。关键词；超声电机；扭转振动筒；圆振动盘；多个纵向换能器的振动特性；负荷特性介绍超声波马达的特点进行了研究，使用多个纵向换能器。超声电机的特点，如在较低的速度和无磁场力矩大，优于常规电动机。为了获得一个强大的结构电机，超声波电

2、机采用纵向振动系统提出了 1 - 4 。而且，为了获得较大的输出扭矩电机，超声波电机的应用(a)扭转振动筒和（b）一个纵向振动盘和多个纵向换能器的提出和研究。换能器被驱动的同时使用三个500W的静电感应晶体管功率放大器，和椭圆轨迹得到。它是可能只使用一个功率放大器驱动。中心杆（螺栓）支承压力源是在驱动电机同时驱动。中心杆纵向振动，对超声波电机的负载特性的影响。使用激光多普勒测振仪测量振动分布在中心杆。结果表明，振动的振幅和方向在中心杆各点不同旋转扭矩，革命，输入电功率，机械的输出功率和效率的测定。最大扭矩，以扭转振动筒的超声电机和效率(a)为0.75nm，93转和1.41%。最大扭矩，采用圆盘

3、的超声电机和效率（b），0.32 nm，84转和1.68%。超声波电动机的结构A. 扭转振动筒型超声波电机(a)超声波电机(a)利用扭振筒三时纵向换能器示于图。三时纵向换能器（15毫米直径）安装在切向扭转振动的圆柱周围。图1。超声波电机的配置(a)使用三时传感器安装在气缸周围的切向振动。图2。超声波电机的配置（b）使用三时传感器安装在一个圆盘。另一个BLT纵向换能器（30毫米直径）安装在轴向方向的扭筒下部。圆柱形转子安装在气缸的自由边缘的扭转下采用中心支撑杆和使用碟形弹簧的压力源的静压力。转子是由钢（sk-4），按下静态驱动滚筒表面用压力源。三直径15毫米的BLT换能器驱动下的并联功率放大器使

4、用一个坐在同一振动相位。30毫米直径- eterBLT传感器安装在气缸下部同时驱动在适当的相位差引起的压力确定动态驱动的表面。B.纵向振动盘型超声波电机（b）超声波电机（b）使用一个纵向的圆盘三时传感器如图2所示。超声波电机（b）由纵向振动圆盘（直径149毫米和32毫米厚），三时的换能器（30毫米直径）和两个复杂的横向振动棒（直径30毫米）通常安装在盘的中心。横向振动棒安装在盘三时传感器两侧对称位置沿圆盘的外周安装。三时传感器是利用一个任意波形发生器具有可变的振动相位输出和三坐在功率放大器在120相位差驱动。一种超声波电机驱动系统的方框图（b）如图3所示。超声波电机的驱动程序图4显示了超声波电

5、机的驱动过程。对定子椭圆轨迹驱动过程大致分为转子的压力是理想的是大为增加驱动力的驱动周期，和收缩周期的压力是理想的是小的减少是旋转方向相反、扰乱的转子转动的摩擦力。和驱动力的交汇处的方向。超声波电机的振动特性使用激光多普勒测振仪测量振动分布。图3。一种超声波电动机驱动系统框图（b）。图4。超声波电机的驱动程序。图5。在超声波电机的径向振动分布（a）与转子钢。图6。在安装了一个扭转的超声电机振动圆柱绕纵向振动换能器的径向振动分布（a）。A.径向振动分布在电机（a）在超声波电机的径向振动分布（a）如图5所示。一个三明治的换能器（30毫米直径）驱动。换能器的驱动电压为10 Vrms的保持不变。在压电

6、陶瓷盘存在的振动的振幅最大值。与振动的振幅大的驱动表面。图6显示了在BLT传感器是安装在切向扭转振动的圆柱周围的径向振动分布。只有一个BLT换能器（15毫米直径）驱动。换能器的驱动电压为10 Vrms的保持不变。在压电陶瓷盘存在的振动的振幅最大值。B诱导压力的中心杆B.振动支承压力源中心杆纵向振动，对超声波电机的负载特性的一些影响由于静态压力波动的振动。它是理想的振动是微不足道的和/或在一个方向的表面在驱动期间驱动转子感应压力。图7显示一个直径10毫米的中心支撑杆的纵向振动分布（不锈钢SUS304）。测量没有转子的中心杆的纵向振动，弹簧夹螺母。振动方向在定子侧和自由侧相对。此外，与转子测量了结

7、块的螺母的自由边缘的纵向振动，弹簧，通过改变间隔数螺母（012）。隔离物的厚度为1.6毫米。纵向振动成为大螺母的位置靠近中心杆边缘。C.振动轨迹图8显示了振动位点在超声波电机驱动的表面（a）和（b）在旋转状态下。在每一种情况下，得到椭圆轨迹。D.振动模式图9显示了超声电机的圆盘振动模式(b)，使用的是240 #碳化硅粉末的观察。三个传感器同时驱动。黑色的部分对应于振动节点部分。只有两件固定节点的磁盘部分各端之间。超声波电机的负载特性用磁粉制动器改变负载转矩的超声波电机的负载特性。采用转矩仪和旋转表测量转矩、转速。通过使用电流探头和电流电压乘法器功率计测量输入功率。从在不同的负载转矩测量转矩、转

8、速值计算出的机械功率输出。A.超声电机的负载特性(b)图10显示之间的关系的扭矩，革命，输入电功率，超声电机的机械输出功率和效率（一）没有间隔。最大扭矩，超声电机的效率革命和0.42 nm，30转和0.62%与29.2千赫频率。图7。纵向振动分布沿中心螺栓诱导的超声波电机的静压力（一）。图8。振动位点的超声波电动机的驱动表面（A）和（B）的超声电机在旋转状态下。图9。超声电机的圆盘振动模式（B），使用的是240#碳化硅粉末的观察。图11显示了超声波电机的负载特性（一）12间隔。超声电机的最大转矩，革命和效率使用间隔增加，0.75 nm，93转和1.41%的30.1khz驱动频率。B超声电机的负

9、载特性(b)图12显示了超声波电机的负载特性（B）。最大扭矩，超声电机的效率革命和0.32 nm，在40.4kHz的驱动频率，转速84和1.68%。结论为了获得电机的鲁棒结构较大的扭矩输出，提出了使用多个纵向换能器的超声波电机。用于诱导到驱动表面和两种类型的超声波电机的负载特性的静态压力使用静态压力源的振动特性(a)扭转振动盘和（b）与三时换能器的纵向振动盘进行了研究。中心杆纵向振动，对超声波电机的负载特性的影响。利用激光多普勒振动仪测定沿中心杆的振动分布。结果表明，振动的振幅和方向在中心杆各点不同。最大扭矩，以扭转振动筒的超声电机和效率(a)为0.75nm，93转和1.41%。最大扭矩，采用

10、圆盘的超声电机和效率（b），0.32 nm，84转和1.68%。负荷特性可以通过增加静态压力水平和改善压力源的动态特性的改进。参考文献 1 J.野A.铃木，“一纵扭转换器和诱导静态压力”的各种非线性弹簧的超声波电机的负载特性，2001IEEE国际超声均录（2002.05）pp.545-550热烈。【2】A.铃木和J.野，“一纵扭转换器和诱导的静态压力”的各种非线性弹簧的超声波电机的负载特性，日本。J.应用。物理学报，41（2002.05）pp.3267-3271。【3】A.铃木时，M，Y。他和J.野，”用一个圆形振动盘具三纵向换能器的超声波电机的结构，“第五世界大会的超声波程序（2003.11）pp.1585-1588。【4】A.铃木时，M，Y胜，直树Kikuchi和J.野”，使用三个纵向换能器在三个不同的振动相”驱动的横向振动杆式超声电机的配置，日本