双变幅杆V形直线超声电机研究

摘要

本课题来源于国家自然科学基金项目（50745039）与江苏省自然科学基金项目（BK2008384）。
　　 直线超声电机作为超声电机的一个分类，近年来发展十分迅速，在微小型精密驱动系统中有代替电磁型直线电机之势。
　　 目前出现的多种结构形式的直线电机普遍存在输出力小、速度低等特点。针对这一问题，本文提出了一种高速、大推力的直线超声电机定子结构。概括起来，主要的研究内容和成果综述如下：
　　 总结了国内外直线超声电机的发展历程，各种直线超声电机的特点，针对目前直线超声电机存在的主要问题，确定本课题的研究内容。
　　 用声学理论释超声电机的能量传输机理。为便于振动能量的传输，必须合理设计变幅杆，本文讨论了三种不同几何形状变幅杆的能量传输能力。在以上理论的指导下，设计了双变幅杆V形直线电机的定子结构形式，并确定了其电激励方式。
　　 提出了杆式直线电机定子的结构设计原则及方法，在此原则的指导下，设计了定子结构，提出了一种电机定子的夹持方式，并在实验的基础上对该结构进行了改进，解决了定子夹持难的问题。
　　 设计了双变幅杆V 形直线超声电机的原理样机。对所研制样机进行了定子模态实验，得到了定子的装配方式以及电机的工作频率。测试了电机的机械输出特性。
　　 应用响应面法对定子进行了优化设计。并将优化结构与前面设计的电机定子结构通过有限元进行了比较,证明了该优化方法的有效性。