预压力对超声电机输出性能的影响

摘要

旋转型行波超声电机是利用压电陶瓷激发定子振动产生行波,形成质点的椭圆运动,在定、转子间预压力的作用下,通过定、转子间的摩擦把定子的微幅振动转换为转子的宏观转动,实现转速和力矩的输出.因此定、转子间的预压力对超声电机的性能有至关重要的影响.许多学者对此也进行了分析也研究.根据所查的文献资料表明,大多数学者仅仅考虑了定、转子间预压力对定、转子间接触界面的影响,而对定、转子间预压力对定子振动的影响没有考虑,因而得出的结论与实验结果有一定的偏差.本文在分析定、转子接触界面作用力的构成的基础上结合定、转子动力学方程,以此形成完整的电机模型,利用该模型分析了定子在不同预压力作用下的振动特性和电机的输出特性.分析结果表明预压力一方面会影响定、转子间的接触区域从而改变超声电机的输出性能,同时预压力还会影响超声电机定子的振动特性,使得定子的共振频率升高,从而影响定子的振幅,也会引起定、转子接触区域和电机输出性能的改变.分析结果还表明,定、转子间的预压力对超声电机空载转速和堵转力矩的影响都不是单调了,而且其变化还与施加在定子上激励电压的频率有关.