UMT60行波型超声电机定子模态分析.pdfVIP

业信 中IttJ~类号 ：TM3 文献标识码 ：A 文章编号 ：1009—9492f2011)10—0035—03 A M odalAnalysisoftheStatorofUmt60UltrasoundMotor YAN Na，CONG Pei—qiang，LIFeng—chun，BAILian-Sheng (SchoolofMechatronicsEngineeringofUESTC，Chengdu611731，China) Abstract：Theoscillatorynatureofthestatoroftheultrasonicmotordeterminedtheresponseofthedynamicloading．Toumt60ultrasound motor，amodalanalyzingofthestatorcangetthevibration characteristicssuch asinherentrfequencyandvibrationtype，whichprovidea basisforthevariousdynamicanalysisoftheultrasonicmotor． Keywords：UMT60；uhrasonicmotor；stator；ANSYS；modalanalysis 1引言 于传统的电磁 电机的切割磁力线原理 。当在超声 机械结构存在振动现象，振动会造成结构的 电机定子的压 电陶瓷上施加两相正交 的正弦电压 共振或疲劳，从而使结构遭到破坏 。因此 ，了解 信号时，电机定子会产生两个振幅相 同、时间和 结构本身具有的振动特性，可避免在使用 中因共 空间上都相差90。的驻波，这两个驻波合成便会在 振 因素造成的不必要 的损失 ，并可以为其它 的动 定子上形成行波 ，行波在定子圆环上传播 ，通过 力分析提供依据 …。 摩擦耦合作用驱动转子旋转并输出力矩 [3]。其工 模态分析就是用来确定结构的振动特性 的一 作原理示意图如图 1所示。 种方法 ，这些振动特性包括 固有频率 、振型、振 周向预压力 型参与系数 (即在特定方 向上某个振型在多大程 度上参与了振动)等 。模态分析法通过对试验数 据进行分析 ，将不 同的固有频率剥离 出来 。对于 一 般结构 ，要求各阶模态频率远离工作频率 ，或 工作频率不落在某阶模态的半功率宽带内 E2]。 2超声电机 超声电机是一种全新概念 的电机 ．它突破了 传统电磁感应 电机的概念 ，利用压 电陶瓷的逆压 电效应将 电能转换成定子的机械振动能，然后通 图 1 UMT60行波超声电机工作原理图 过定子和转子的摩擦耦合作用驱动转子旋转并输 出转矩 [ 3UMT60行波型超声电机定子结构 UMT60行波型超声 电机的驱动方式完全不同 UMT60行波型超声电机是 由产生超声振动行 收稿 日期：2011-04—29 丑 业信息化 波的定子和 由于摩擦而产生 回转运动的转子 以及 网格划分完成后 ，需要施加约束。这里，选 中心轴组成。与定子相接触的转子表面上粘有摩 择的约束方式是零位移约束。选择 内径上的一个 擦材料，转子通过周向预压力 (锥形弹簧)被紧 关键点作为欲施加位移约束的关键点。约束施加 紧地压 向定子。其定子是由环状弹性体和下粘的 完成之后，可以进行模态分析的求解 。 经极化处理的压 电陶瓷组成 。定子弹性体结构如 对于多 自由度 的情况 ．