中空环形行波超声波电机有限元接触模型-论文.pdf

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1、第44卷第1期东南大学学报(自然科学版)VO1．44NO．12014年1月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Jan．2014doi：10．3969／j．issn．1001—0505．2014．01．018中空环形行波超声波电机有限元接触模型蒋春容。胡敏强金龙徐志科(’东南大学电气工程学院，南京210096)(南京工程学院电力工程学院，南京211167)摘要：采用有限元法建立了佳能镜头上使用的中空环形行波超声波电机定转子接触模型．通过建立定转子有限元接触模型并在定子中性面上施加行波运动，得到定子齿表面质点的斜椭

2、圆运动及其与转子的接触状态，比较了空载和堵转情况下定转子接触表面质点的法向和切向运动及定转子接触压力分布．空载和堵转时接触压力分布有明显不同，表明负载转矩对接触压力分布有影响．用实验数据对提出的理论模型进行了验证，理论分析结果与实验数据基本吻合．最后，对电机转子结构提出了改进方法，理论分析表明，采用改进后的转子，电机的转矩一转速特性有了明显改善．关键词：超声波电机；中空环形；接触模型；有限元法中图分类号：TM356文献标志码：A文章编号：1001—0505(2014)01-099435Finiteelementcontactmodelofahollowringtypetrav

3、elingwaveultrasonicmotorJiangChunrong‘HuMinqiangJinLongXuZhike(SchoolofElectricalEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)(SchoolofElectricPowerEngineering，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，China)Abstract：Thefocusofthispaperistostudythecontactmodelofahollowringtypetravel

4、ingwaveultrasonicmotorusedintheCanonauto．focuslenswiththefiniteelementmethod．First．thefiniteelementcontactmodeliSbuiltandthetravelingwavemotioniSappliedtotheneutralplaneofthesta—tor．Theslopingellipticalmotionofthestatorsurfaceandthecontactstatusofthestatorandtherotorareobtmned．Themotionofth

5、estatorandtherotoraswellasthecontactpressureinthecontactsur—facearecomparedwhentherotorisappliedwithtOloadtorqHeandstalled．Thecontactpressurewhentherotorisappliedwithnoloadissignificantlydifferentfromthecontactpressurewhenmero—torisstalled．whichindicatesthattheloadtorquehasaneffectonthedist

6、ributionofcontactpres-sure．Thentheproposedmodelisverifiedbyexperimentaldata．Theanalyticalresultsareingoodagreementwiththeexperimentalresults．Finally．anewrotorisproposedanditisindicatedthatthetorque—speedperformanceofthemotorisoptimizedbyadoptingthenewrotor．Keywords：ultrasonicmotor；hollowrin

7、gtype；contactmodel；finiteelementmethod超声波电机利用压电陶瓷的逆压电效应，通过间的摩擦耦合来传递．对超声波电机接触摩擦模型摩擦直接驱动转子或滑块．环形行波超声波电机是的研究，主要集中在摩擦材料粘接在转子l3或定应用最多的一种超声波电机，其优点表现为低速大子¨表面的超声波电机上．目前照相机镜头采转矩、动态响应快、断电自锁等，在光学系统、医疗用的中空超声波电机均为无摩擦材料的超声波电器材、航空航天等领域有广阔的应用前景．机．采用无摩擦材料的超声波电机，即定转子经过超声波