薄型超聲電機兩相及單相激勵時的工作機理分析與實驗研究(編輯修改稿)
2024-09-19 16:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Szb和切向位移 St，而環(huán)形定子質(zhì)點橢圓運動軌跡的兩對稱軸則分別為質(zhì)點的軸向位移 S 和切向位移St。當所增加的徑向分量 Sr指向環(huán)形定子軸線時，則定子質(zhì)點的橢圓運動軌跡所在平面傾向環(huán)形定子軸線。這種傾斜使得除定子圓環(huán)端面之外，定子圓環(huán)內(nèi)圓柱側(cè)面的上端和下端各有一窄的圓柱側(cè)面，其上質(zhì)點的橢圓運動可以推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。為了使得電機具有較大的輸出功率，在利用上述的窄圓柱側(cè)面的同時，還應利用定子圓環(huán)端面質(zhì)點的橢圓運動。本文電機利用定子內(nèi)側(cè)的一個圓臺面及圓柱面驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子，以實現(xiàn)上述目標。又因為電機定子和轉(zhuǎn)子沿徑向接觸，從而可顯著減小電機厚度。4 電機實驗結(jié)果 為進一步驗證電機定子所用壓電陶瓷片的激振頻率，檢驗電機定子的兩相電壓激振的效果是否相同，對電機定子進行了掃頻實驗，所用實驗儀器為 HP3562。圖 4 為 1 號壓電陶瓷片粘結(jié)鋼片后，不加轉(zhuǎn)子 A 相通電時的掃頻結(jié)果，圖 5 為 1 號壓電陶瓷片粘結(jié)鋼片后，不加轉(zhuǎn)子 B 相通電時的掃頻結(jié)果。 由上圖的掃頻結(jié)果可以看出，在 20~50kHz 的范圍內(nèi)，無論是 A 相通電時的掃頻結(jié)果還是 B 相通電時的掃頻結(jié)果，電機定子都只在 處出現(xiàn)了一個共振峰，且兩相的激振效果十分接近，證明在樣機定子上可以用兩相交流信號激發(fā)出一列行波。樣機研制成功后，對樣機進行了兩相驅(qū)動時的實驗。圖 6和圖 7 分別為兩相驅(qū)動單片壓電陶瓷片時得到的電機空載狀態(tài)下的電機轉(zhuǎn)速與電壓關(guān)系圖和電機轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系圖，圖 6 和圖 7 中各散點為實驗所得數(shù)據(jù)，曲線為數(shù)據(jù)擬合的結(jié)果。 由圖 7 可知，電機在 ~ 的范圍內(nèi)速度達到最大值，與圖 4 和圖 5 中掃頻實驗所得諧振頻率數(shù)值 相符，證明本樣機的設(shè)計是 可 行 的 。 隨 后 進 行 的 電 機 拖 動 實 驗 表 明 ， 電機 具 有 較 大 的 轉(zhuǎn) 矩 ， 在 承 受 帶 有 軸 向 力 的 載 荷 時 轉(zhuǎn) 矩 更 大 。5 單相激勵時電機工作機理分析 采用單相電壓激勵，有利于整個電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，此前單相驅(qū)動電機的顯著結(jié)構(gòu)特點是在圓環(huán)定子端面的特定位置上設(shè)置數(shù)個小齒，由這些小齒驅(qū)動轉(zhuǎn)子 [89]。其工作機理在于給壓電陶瓷片施加單相電壓時，可同時激發(fā)出環(huán)型定子的兩個彎曲模態(tài)，因為這兩個模態(tài)為單相電壓信號激勵
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