短柱超声波机支撑的答辩课件

超声波电机支撑方式的研究姓名：王佳琪导师：王瑞霞专业：电气工程及其自动化学号：081内容提纲研究背景及意义23有限元分析模型与支撑方式435ANSYS有限元分析结果1总结与展望电机摆动工作原理6

致谢研究背景及意义超声波电机的性能优良，如结构简单、体积小、低速大转矩、响应速度快、定位精度、无电磁干扰等，超声波电机被认为在机器人、计算机、汽车、航空航天、精密仪器仪表、伺服控制等领域有广阔的应用前景，有些领域已有成功应用。如图为应用于照相机中的超声波电机。

环形行波型电机柱体行波型电机

电机摆动工作原理超声波电机的工原理压电陶瓷逆压电效应

电机摆动工作原理超声波电机的运动机理

超声波电机一般都是通过共振放大压电陶瓷的微小

位移来产生机械运动。摇摆运动原理如下：有限元分析模型与支撑方式有限元法是求解偏微分方程的一种数值计算方法。它把求解区域看作由许多小的，在节点外互相连接的子域构成，在每个子域给出偏微分方程的近似解。由于求解域可以被离散成不同形状和尺寸的子域，所以它能较好地适应复杂几何形状和不同材料特性求解域。对超声波电机而言，利用有限元分析方法进行仿真计算，可模拟实际电机定、转子的振动、接触和边界条件情况，能够全面地了解系统运行细节，获得定量化的分析结果，因而有限元法对分析超声波电机定子振动特性及接触情况非常有效。有限元分析模型与支撑方式短柱定子超声波电机的有限元模型定子设计中剖分采用八节点六面体单元ANSYS有限元分析结果

模态分析SETFREQ/HzSETFREQ/Hz1379898748062516899815863516891081589456460118701655646012870166676161388271767616

弹性支撑的模态分析数据ANSYS有限元分析结果固定支撑模态分析数据

SETFREQ/HzSETFREQ/Hz121347221347331045453475579111315171921232527295446454937559045763858856633796501170114795658245785883921209583268101214161820222426283054464549385590457638588566337967955701147956582457858839212095832ANSYS有限元分析结果

谐响应分析由于谐响应分析需要对压电片施加电压，电压的峰值为100V，施加电压的区域如下图：ANSYS有限元分析结果X轴向的弹性支撑谐响应分析图：ANSYS有限元分析结果X轴向的固定支撑谐响应分析图：ANSYS有限元分析结果不同支撑方式的谐响应分析结果对比表：最大幅值比较：

弹性支撑固定支撑X向位移/µm17.66901.63116Y向位移/µm18.19063.26947Z向位移/µm24.57123.31842

频率差异比较：

弹性支撑固定支撑模态分析所选工作频率67616Hz21347Hz谐响应最大振幅时频率67470Hz21180Hz总结与展望

由不同支撑方式的模态分析与谐响应分析可以得出：弹性支撑对较短的圆柱定子电机来说有许多好处，弹性支撑对电机弹性体的振动束缚小，弹性体振幅增大，输出力矩提高；固支时振动体振动模态复杂，杂散模态很多，不利于振动模态的选择，而弹性支撑时，弹性体振动模态较纯，利于模态优化。所以选择弹性支撑是正确的选择。

对于未来对于超声波电机