超声波电机的设计

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超声波电机的设计

任务书论文（设计）题目：超声波电机的设计学号：姓名：专业：指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求超声波电机是国内外日益受到重视的一种新型驱动电机，通过查找相关文献，熟悉其工作原理和运行机理，结合本科所学机械各学科方面的知识，完成超声波电机结构部分的设计。

主要研究内容包括以下几个方面：1超声波电机的运行机理。

2定子谐振频率的计算。

3压电陶瓷换能器的设计和制作。

4定子的设计及制作。

5转子的设计及制作。

6编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写。

基本要求：学习查阅文献，具备综合归纳资料的能力；综合运用本科阶段所学知识，分析与解决超声波电机结构设计过程中所遇问题；并利用AutoCAD软件绘制了其装配图和各个零件图；通过翻译3000字的外文资料获取国外在该行业的最新发展动态。

二、重点研究的问题理解超声波电机的工作原理和运行机理，弄清其结构特点，定子谐振频率的计算，定子的设计及制作，转子的设计及制作；理解超声波压电陶瓷和压电振子的特性，弄清超声波电机的振动特性及动力响应特性；理解超声波电机的驱动和控制及超声波电机的分析与设计。

设计一台超声波电机。

三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 选题第1周2 查阅与收集资料第2~5周3 超声波电机结构的设计第6~9周4 完成所要求图纸第10~11周5 完成设计说明书第12~13周6 进行最后的修改第14周7 答辩第15周四、应收集的资料及主要参考文献[1] 刘晋春，特种加工，第五版[M].机械工业出版社.2008[2] 史敬灼，超声波电机运动控制理论与技术.北京:科学出版社.2011.10[3] 胡敏强，金龙，顾菊平，超声波电机原理与设计. 北京: 科学出版社.2005[4] 姜楠，方光荣，刘俊标，束娜. 国内外超声波电动机驱动技术的最新进展. 微特电机. 2005.9[5] 赵淳生，对发展我国超声电机技术的若干建议.微电机.2006[6] 胡敏强，超声电动机的研究及其应用[J].微特电机.2000[7] 淮良贵，纪名刚，机械设计,第六版[M].北京:高等教育出版社,1996[8] 郑凯，杨义勇，胡仁喜.Solid Edge应用教程[M].清华大学出版社，2008.4[9] 芦亚萍，孟繁琴，袁云龙.超声波电机研究现状.微电机.2005[10] 杨明，阙沛文. 超声电机变频驱动源的设计与分析. 压电与声光。

机械毕业设计782行波型超声波电机毕业设计说明书

目录第1章绪论 (3)1.1 超声波电机的定义与发展历史 (3)1.2 超声波电机的基本工作原理 (4)1.3 超声波电机的分类 (5)1.4 超声波电机的特点和应用 (6)1.5 超声波电机技术的展望 (6)第2章行波型超声波电机的运行机理 (8)2.1 椭圆运动的分析 (8)2.2 驻波的产生及行波的合成 (10)第3章行波型超声波电机的理论计算与设计 (13)3.1 定子谐振频率的计算 (13)3.2 压电陶瓷换能器的设计和制作 (16)3.2.1 压电陶瓷的设计 (16)3.2.2 压电陶瓷材料的选用 (17)3.2.3 压电陶瓷的接线方式 (17)3.3 定子的设计及制作 (19)3.3.1 定子尺寸与行波超声波电机输出特性的关系 (19)3.3.2 定子的内外径尺寸的选择 (21)3.3.3 定子的振动模态的选择 (21)3.3.4 定子的齿形齿数设计 (21)3.3.5 定子的结构设计 (22)3.3.7定子材料的选择 (23)3.4 转子的设计及制作 (24)3.4.1 超声波电机转子的柔性要求 (24)3.4.2 定转子径向弯曲配合 (25)3.4. 摩擦层的设计 (26)3.5 定转子设计的总结 (26)第4章样机整体结构设计 (27)第5章全文总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)英文翻译译文 (32)行波型超声波电机设计摘要：超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的新概念、新原理电机。

与传统电磁型电机截然不同，其驱动力矩并非由电磁感应产生，它利用压电陶瓷的压电效应使定子产生超声波振动，通过定子和转子间的摩擦力来驱动转子。

由于超声波电机特殊的工作原理，它具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能，如结构紧凑、低速大转矩、响应速度快、不受磁场影响、断电自锁、可直接驱动负载等。

正是由于超声波电机具有许多的优点和广阔的应用前景，成为当前世界范围内的一门新兴前沿课题。

超声波电机驱动控制器毕业设计

超声波电机驱动控制器毕业设计1 绪论 (1)1.1 超声波电机概述 (1)1.2 超声波电机驱动技术现状 (2)1.2.1 超声波电机控制方法 (2)1.2.2 驱动技术的发展 (2)1.3 驱动电路的设计要求 (5)2 驱动控制器总体方案设计 (5)2.1 系统总体方案简介 (5)2.2 DDS 技术工作原理及方案选择 (7)2.2.1 DDS 技术概述 (7)2.2.2 DDS 工作原理 (8)2.2.3 DDS器件的选择 (9)2.3 滤波电路方案选择 (11)2.3.1 滤波器的原理与分类 (12)2.3.2 滤波器件选择 (13)2.4 放大电路方案选择 (15)2.4.1 放大电路要求及电路初步设计 (15)2.4.2 高压集成运算放大器的选定 (16)2.4.3 前置放大器型号选择 (17)3 硬件电路设计与实现 (17)3.1 DDS 波形产生电路设计 (17)3.1.1 AT89LS52 外围电路设计 (17)3.1.2 AD9854 外围电路设计 (20)3.2 带通滤波电路设计 (24)3.3 功率放大电路设计 (27)3.4 系统电源电路设计 (29)4 软件设计与系统调试 (32)4.1 系统软件基本结构 (32)4.2 波形产生软件设计 (33)4.2.1 AD9854 的工作模式 (33)4.2.2 AD9854 的使用 (36)致谢............................................ 错误!未定义书签。

参考文献 (1)1 绪论1.1 超声波电机概述超声波电机（Ultrasonic Motor，简称 USM）的基本结构及工作原理完全不同于传统的电磁电机，它不是以电磁作用传递能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动（频率≥20kHz），然后通过定、转子之间的接触和摩擦力将交变的振动转化成旋转运动或直线运动，实现从电能到机械能的能量转换[1]。

纵扭复合型超声波电机的结构设计与实验

对于夹心式纵向振动换能器模型与图１同，压电陶瓷相晶堆为纵振子。换能器两端面上的纵向振动振幅最大。根据弹
内部某个位置，在一个振动位移为零的截面（面）直线存节，
ＡＢ表示换能器的节面位置。、，厶及表示节面左右金属：、
收稿日期：０８０ — ７２０－８１
由此可得前金属盖板的长度：：＝磊／为：４
１纵扭复合型超声电机夹心式换能器模型
纵、扭振动换能器的组成示意图如图１所示，电陶瓷部压分可以是厚度方向极化（纵振子）圆周方向极化（或扭振子），换能器可以是半波振子或ｌ波长振子。图中为轴向尺寸，，４后盖板的角标为４前盖板的角标为２节面位于压电陶瓷内，，部，与前盖板连接的角标为１与后盖板连接的是３换能器的，。
性体的纵振动理论，将压电陶瓷元件看作连续的弹性介质，分别建立它们的弹性方程，利用边界条件，解出各个设计参数，
基金项目：国务院侨办科研基金资助项目０ＱＲ０（４Ｚ１）作者简介：华（９４）男，林１８一，安徽东至县人，硕士研究生，主要从事机电系统及超声波电机的研究与设计
（）１利用纵向振动的一阶共振与扭转振动的二阶共振来
如图１所示，对于夹心式扭转振动换能器，电陶瓷晶堆压为扭振子。换能器两端面上的扭转振幅最大，根据振动理论［－２１，换能器节面左右扭转振动的频率方程为：
７

一种基于CompactRIO的超声波电动机控制系统设计

料的逆压电效应，激发弹性体（定子）在超声频段内的微幅振动，通过定、子之间的摩擦作用将振动并转转化成转子的旋转或动子的直线运动，出功率带输动负载…。超声波电动机与传统的电磁电机相比
具有低速、大转矩、电磁干扰、电自锁及结构紧无断凑、活等特点，以广泛应用于航空航天、灵可国防、医疗、密微动机构、业控制、磁干扰敏感的设备、精工对
ＤｅｉｎｏｔａｏｉｏｏｓＤｒｖｎＣｏｒｌＳｙｔｍｓｄｎＣｏｓｇｆＵｌｒｓｎｃＭｔｒ＇ｉｅａｄｎｔｏｓｅＢａｅｏｍｐａｔＯｃＲＩ
ＷＮＧＦｎ — ｉｎＹＮＧＭｇＡｅｇｌｇ，Ａａ
ｐｗｒｌｒｐｉａａｇａｅＬｂＥＷｓｄｓｎｄＴｅｓｓｅｗｓｔｓｅ．ｈｅｕｓｐｏｅｉｈｒｄｖｌｐｎｙｌ，ｏｅｆａｈｃｌｎｕｇａＶＩｕｇｌｗａｅｉｅ．ｈｙｔｍａｅｔｄＴｅｒｓｈｒｖｔｓｏｔｅｅｏｍｅｔｃｃｅｇｓ
机器人工业、高档汽车等领域。根据压电激励模Ｊ
式、构形式、结电机功能和应用场合，以将超声波可
图如图１所示，ｏｐｃＩＣｍａｔＯ作为主控平台，Ｒ用其Ｆ一Ｐ
电动机分成不同的种类，Ｊ而行波型电机以其优越
的性能和广泛的应用越来越受到人们的关注，文本

一种新型直线超声波电动机的设计

中图分类号：Ｍ３Ｔ８文献标识码：Ａ
葺
车
文章编号：０４—７１（０７Ｏ０２１００８２０）１— ０１一ｏ２
ＤｅｉｎｏｗＴｐｎａｔａｏｉｏｏｓｇｆａＮｅｙｅＬｉｅｒＵｌｓｎｃＭｔｒｒ
１需
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图１直线驻波型超声波电动机所用的两种振型
设计的振子结构简图如图２所示。振子采用层
叠式压电陶瓷，充分利用了压电陶瓷的ｄ效应，相比一般的超声波电动机振子所采用的ｄ效应，，压电效应提高了三倍以上。当两个层叠式压电陶瓷分别通以同频且相位相差９。０的正弦交流电，可有效激发出振子的一阶纵振和二阶弯振Ｊ。振子的有限
ＡｂｔａｔＡｎｗｔｐｉｅｒｕｔａｏｉｍｏｏｔｌｌｙｒｐｅｏｌｃｒｃａｔａｏｓｗｓｐｅｅｔｄＴｅｍｏｏａｅｎｓｒｃ：ｅｙｅｌｎａｌｓｎｃｒｔｒｗｉｍｕｔａｅｉｚｅｅｔｃｕｔｒａｒｓｎｅ．ｈｔｒｂｓｄｏｈｉｉ
ｔｅｖｂａｉｎｉｌｎｆｔｅｒｃａｇｌｒｐａｅＴｅｄｍｅｓｏｓｏｅｓａｏｒｅｉｎｄｂｈＳａｋｇ．ｈｎａｎｗｈｉｒｔｎｐａｅｏｅｔｎｕａｌｔ．ｈｉｎｉｎｆｔｔｔｒａｅｄｓｇｅｙｔｅＡＮＹＳｐｃａｅＴｅ，ｅｏｈｈｓｒｃｕｅｍａｉｇｔｅｍｏｏｇｉｓａｌｔｎｅｓｌｓｄｖｌｐｄＴｅｅｐｒｎａｅｕｔｓｏｄｔａｉｋｎｆｍｏｏｔｉｅｔｔｒｋｎｔｒｎｔｌｉａｉｗａｅｅｏｅ．ｈｘｅｉｕｈａｏｙｍｅｔｌｓｌｈｗｅｈｔｈｓｉｄｏｔｒｔｎｄｒｓｔａａ

一种双足驱动直线超声波电动机的设计

（ｓｇｕｎｅｓｙＢｉｎ００４Ｃｉ）ＴｉｈａＵｉｒｔ，ｅｉｇ１０８，ｈｎｎｖｉｊａ
摘要：设计了一种单边双足驱动的面内振动直线超声
增长的对直线电机小型化、型化的需求，在成为微正
一
波电动机，其定子采用了一片铜板和八片压电陶瓷构成的复合结构，电点陶瓷沿着厚度方向极化，压对称安装在矩形铜
个研究热点。在国外，以色列Ｎｎｍｔｎ公司和ａｏｏｉｏ
板的两个表面上。建立了该电机的机电耦合动力学模型，通
过仿真确定了驱动足的位置，并试验研究了电机的特性。关键词：直线超声波电动机；合板；层面内振动；电陶压
ａｅｐｌｒｚｄａｏｇｔｅｔｉｋｅｓａｄａｅｓｍｍｅｒｃｌｏｄｄｒｏａｉｅｌｎｈｈｃｎｓｎｌｙｔｉａｌｂｎｅｙ
ｔｅｔｏｓｒａｅｆｎｅｔｇｅｂａｓｐａｅｏｔｗｕｆｃｓｏｅｒｃａｌｒｌｔ．Ｄｕｌｈｏｎｓｏｂｅ—ｄｖｎｉｒｉｇｆｅｒａｓｍｂｅｎｔｅ￣ｌｉｅｏｈｒｓｌｔ．Ｔｅｅｔａｅｓｅｌｄｏｈｓｌｓｄｆｔｅｂａｐａｅｈｅｓｗｒｉｇｖｂａｉｎｍｏｅｉａｃｍｐｓｔｎ—ｐａｅｂｍｏｅｏｋｎｉｒｔｄｓｏｏｉｉｏｅｌｉｄ，ｗｈｃｎｉｈｃｎｉｔｆｔｅｆｓｏｇｔｄｎｎ— ｐａｅｖｂａｉｎｍｏｅａｄｏｓｓｓｏｒｔｌｎｉｉａｉｈｉｕｌｌｎｉｒｔｄｎｏｔｅｓｃｎｅｄｎｎ．ＴｅｂｉｓｚｆｔｅｌｅｒＵＭｓｄ — ｈｅｏｄｂｎｉｇｏｅｈａｃｉｅｏｉａＳｉｅｓｈｎｔｒｎｄｃｒｆｌｙＦＡ．ＴｅｃａａｔｒｓｃｆｔｅｐｏｏｙｅｅｍｉｅａｅｕｌｂＥｙｈｈｃｅｔｓｏｒｔｔｒｉｉｈｐｍｏｏｅｅｍｅｕｅｘｅｍｅｔｌ．ｔｒｗｒａｒｄｅｐｒｎａｌｓｉｙＫｅｗｏｄ：ｉｅｌａｏｉｍｏｏ；ａｎｔｄｐａｅ；ｉｒ — ｙｒｓｌａｕｔｎｃｎｒｒｓｔｒｌｍｉａｅｌｔｓｖｂａ

旋转行波超声电机结构设计

编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：旋转行波超声电机结构设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）旋转行波超声电机结构设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：学号：作者姓名：2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目旋转行波超声电机的结构设计2、专题超声电机的结构设计二、课题来源及选题依据传统的电机如电磁电机或者直流电机在使用中往往受到很多方面的限制，在某些特定的环境下如真空中，或者不可有磁场影响的环境下往往无法发挥良好的性能。

为此，一种新型的电机的设计对于人们的各行各业的使用开始至关重要。

超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，依靠定子和转子的摩擦耦合从而获得能量。

超声电机具有结构简单，体积小，耐高温等特点，这些特点让超声电机可以在航空航天，汽车，磁悬浮列车等方面能发挥无可取代的作用。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①熟悉超声电机的历史及发展历程，对超声电机的适用领域及特点性能有全面的了解；②充分解析超声电机的工作原理以及各部件的作用；③掌握ANSYS有限元分析软件对超声电机的可行性进行分析，确定超声电机的可行性；④对超声电机的可行性进行分析，得到超声电机的可行性理论值，与ANSYS 分析得到的结果进行对比，确定超声电机的可行性模态；⑤对超声电机的各部件尺寸进行设计，并且绘制出各零件的零件图以及装配图；四、接受任务学生：机械94 班姓名五、开始及完成日期：自2012年11月7日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕签名系主任签名2012年11月7日摘要超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应，激励弹性体产生谐振作用，把电能转换成微米级振幅的振动，再依靠定子和转子之间产生的摩擦耦合将这细微振动扩大为转子及与之相联的轴的旋转运动。

基于NuMicro M0516的超声波电动机驱动电路设计

可靠地驱动电机。关键词：ｕｃｏＭ０１；ＮＭｉ５６推挽逆变电路；ｒ超声波电动机；驱动电路中图分类号：Ｍ３９９Ｔ５．文献标识码：Ａ文章编号：０４７１（０２ｏ — ｏ８０１０ — ０８２１）４０６ — ３
Ｄｅｉｎｏｔａｏｉｏｏ＇ＤｒｖｎｒｕｔＢａｅｎＮｕｉｒ０１ｓｇｆＵｌｓｎｃＭｔｒｓｒｉｉｇＣｉｃｉｓｄｏＭｃｏＭ５６
ＰＩＷｅｙａＬＵｎ－ｕＹｎ－ｕｎ，Ｃｕｙｅ，ＡＮＧ胁凡ｇ
转子间的摩擦作用，电能转换为机械能。超声波将电动机特殊的工作机理使其与传统的电磁电机相比，具备许多优点，：构紧凑、速大力距、电如结低无
磁干扰、动态响应快等。超声波电动机已广泛应用在微型机械、密仪器、空航天、精航医疗器械等诸多
（ｈｎｈｉｉｔｎｎｖｒｔ，ｈｎｈｉ０２０，ｈｎ）ＳａｇａＪｏｇＵｉｅｉＳａｇａ２０４Ｃｉａａｏｓｙ
ＡｂｔａｔＡｌｗ－ｏｔｅｓｔｅｎｎｔｂｅｕｔｓｎｃｍｏｏ＂ｄｖｎｉｃｉｗｓｄｓｇｅＮｕｃｏＭ０ｎｈｓｒｃ：ｏｃｓｖｒａｉａｄａｄｓａｌｌａｏｉｔｒｓｒｉｇｃｒｕｔａｅｉｎｄ，ｍｉｒ５６ａｄｔｅｌｒｉ１
ｖｌｇｅｅｒａｉｄｅｓｌ．ｅｅｆｅｕｎｙｏｒｉｇｓｇａｓ４ＨｚｔｅｆｅｕｎｙｒｓｌｔｎＷ２ＨｚｔｅｐａｅｏｔｅｗｒｅｌｅａｉＷｈｎｔｑｅｃｆｉｎｉｎｌａｚｙｈｒｄｖｗａ０ｋ，ｑｅｃｏｕｉａ３，ｈｓｈｒｅｏｓｈ

第十章超声波电机

极化方向
压电材料的应变
10.超声波电动机
2.椭圆运动及其作用
逆压电效应压电振子 (定子) 多点激励振动行波振动驻波扭转振动伸缩振动弯曲振动椭圆运动转子旋转或移动
质点运动轨迹
椭圆运动的作用
10.超声波电动机
有二个空间相互垂直的振动位移ux和uy，均是由简谐振动形成的，振动角频率为，振幅分别为 x 和 y ，时间相位差为
相位差
非线性，不易实现低速起动，有死区，实现电路较复杂
电压幅值
两相电压幅值相等
改变行波振幅
特性线性度好，调节范围小，低实现电路较简速时转矩小，有单死区
10.超声波电动机
五、行波型超声波电机的驱动电路
驱动电路电源
高频信号发生器
移相器
相位检测超声波电机
频率自动跟踪电路
超声波电动机几种控制方法的比较控制变量控制方法说明优点缺点频率通过调节谐振点附近频率控制转矩与转速响应快易于实现低速起动电路简单非线性相位差改变定子表面质点椭圆运动轨迹可控制电机转向非线性不易实现低速起动有死区实现电路较复杂电压幅值两相电压幅值相等改变行波振幅特性线性度好实现电路较简单调节范围小低速时转矩小有死区10
驱动电路框图
10.超声波电动机
六、其它类型超声波电机
1.驻波型超声波电机
楔形超声波电机
振子产生纵向振动，转子的倾斜产生切向运动，二者合成椭圆运动。
10.超声波电动机
六、其它类型超声波电机
1.驻波型超声波电机
纵-扭复合型超声波电机
纵振子实现定转子间的接触；扭振子使定子的上端面质点产生椭圆运动。
10.超声波电动机
六、其它类型超声波电机

基于面内振动的纵弯模式超声波直线电机的设计与实验

ＫｅｒｓｉａｌａｏｉｍｔＬＭ）ｉａｏｌｅｈｎｒｃａｇｌｌｅｏｇｕｉａｙＷｏｄ：Ｌｎｒｕｒｓｎｃｏｒ（Ｕ；Ｖｂｔｎｉｐａ；Ｔｉｅｔｕａｐａ；Ｌｎｉｄｎｌｅｔｏｒｉｎｎｎｒｔｔ —
ｌｘｒ】ｍｏｅｆｅｕａｄ
ＱａＺｏ６０ｈｎ）ｕｎｈｕ３２２，Ｃｉ１ａ
Ａｂｔａｔ：Ｉｈｓｐｐｒｒｓａｃｄｔｅｌｎｉｄｎｌｆｅｕａｄｔｎｉｇｗａｅｔｐｌａｏｉｉｅｒｍｏｏｓｒｃｎｔｉａｅ，ｅｅｒｅｈｏｇｔｉａｘｒｍｏｅｓａｄｎｖ－ｙｅｕｔｓｎｃｌｎａｔｒｕｌｌｒｂａｅｎｔｉｒｔｎｏｌｔ．Ｓｌｃｅｈｅｔｎｕａｌｔｉｚｅｅｔｉｅａｃｎｉｇｅｆｏｒｖｓｄｏｈｅｖｂａｉｆｐａｅｏｅｅｔｄｔｅｒｃａｇｌｒｐａｅｐｅｏｌｃｒｃｃｒｍｉｓａｄｓｎｌ —ｏｔｄｅｉｓａｏｏｍｓａｎｅａｌａａｙｅｈｒｖｃａｉｍｎｅｉｅｈｅｓｅｉｃｓｒｔｒｆｍｏｏ．Ｔｈｎｔｔｒｆｒｓａｘｍｐｅ，ｎｌｓｄｔｅｄｅｍｅｈｎｓａｄｄｓｇｄｔｐｃｆｔｕｃｕｅｏｔｒｉｉｅＰｒｄｃｄａｓｍｐｅＵＳａｄｃｎｕｃｅｘｅｉｎｓｔｅｔＴｈｅｕｔｈｗｈｔｔｅｍｏｏｕｓｗｅｌｔｅｏｕｅａｌＭｎｏｄｔｄｅｐｒｍｅｔｏｔｓ．ｅｒｓｌｓｓｏｔａｈｔｒｒｎｌ，ｈｆｒｒｎｅｅｓｖｍｅｔａｅｆｘｂｅｏｗａｄａｄｒｖｒｅｍｏｅｎｒｌｉｌ．ｅ

纵弯模式驻波直线超声波电动机原理与设计

（华侨大学，福建泉州３２２）６０１
摘要：提出了一种基于薄板面内振动的纵弯模式驻波直线超声波电动机。利用定子一阶纵振和二阶弯振的
复合振动使得定子驱动足上质点的运动轨迹为椭圆，两驱动头的上方紧压一直线导轨，动头的椭圆运动通过两在驱
一
部分，一是矩形薄板压电陶瓷，料为ＰＴ８结构材Ｚ－，
尺寸为６４ｍｍ￣６ｍｍｘ１３ｍｍ；是振动片，料为二材
磷青铜，面有两个驱动头尺寸为３ｍｍｘ上３ｍｍｘ３
ｍ对称分布在振动片长边的中间位置，头中心ｍ，两
ｕｔ１ｉｎ
０引言
直线超声波电动机作为超声波电动机的一个分类，也是利用压电元件的逆压电效应和弹性体的它超声振动，通过定子与动子之间的摩擦作用，弹性把体的微幅振动转化成为动子宏观的直线运动，直接推动负载 ‘ 。直线超声波电动机具有体积小、应１Ｊ反快、受磁场干扰、位准确等特点，用于真空环不定适境，需运动转换机构，以直接驱动。本文提出了无可
者的接触表现为导轨的左右直线运动。讨论了该电机的驱动机理，对电机的输出特性做了初步的实验研究。并关键词：直线超声波电动机；矩形薄板；面内振动；纵弯模式；动振子驱中图分类号￣Ｍ３３Ｔ８文献标识码：Ａ文章编号：０４７１（００１ — ０８０１０－０８２１）２０１ — ３

超声波电机定子设计参数间交互作用对电机模态频率的影响

ＡｎａｙｉｆｔｅＩｅａｃｉｎｆＵｌｒｓｎｃＭｏｏａｏｒＤｅｉｌｓｓｏｈｎｔｒｔｏｏｔａｏｉｔｒＳｔｔｓｇｎＰａａｅｅｓＩｐｃｎＭｏｌｅｕｅｙｒｍｔｒｍａｔｏｄａＦｒｑｎｃ
显改善。该结论对超声波电机的优化设计，模态混叠现象的改善有一定价值。关键词：超声波电机；定子；设计参数；交互作用；模态混叠
中图分类号：Ｔ３９９Ｍ５．文献标志码：Ａ文章编号：１０．８８２１）５０２ —５０１６４（０００．０２０
ＷＡＧＹ－ｎＵＸａｘａＮｉｕ，Ｈｉ—ｉ．ＷＡＧＺｉｉｇｊＮｈ．ａｑｎ
．
（ｈＥＫｙＬｂｒｔｒｏｅｈｎｃｌａｕａｔｒａｄＡｔａｉ．ＴｅＭＯｅａｏａｙｆｅａｉｎｆｕｅｎｕｏｔｎｏＭａＭｃｍｏ
Ｓ．Ｑｅ．Ｔｕｋ等人采用有限元法研究了ＲＷＵＭ定ＴＳ
压电陶瓷逆压电效应使电机定子产生超声振动（其
振动频率超过２Ｈ）０ｋｚ，并将这种振动通过摩擦耦合来驱动电机转子旋转的新型微电机。它作为一
ｔｒｃｉｎｅｅｔｏｔｔｒｄｓｇａａｔｒｎａｙｉ．Ｔｈｎｅａｔｎｅｔｎｆｔｅｉａａｅｅｓｈｓｅａｔｆｃｆｓａｏｅｉｎｐｒｍｅｅｓａｌｓｓｏｅｉｔｒｃｉｘｅｔｏｈｅｄｓｇｐｒｍｔｒａｏｎ

基于UCC3895的行波型超声波电机驱动器设计

第２期
宋人权，：等基于ＵＣ８５的行波型超声波电机驱动器设计Ｃ３９
・１３・９
运动的。从驱动原理上和压电陶瓷性能可知，动行驱波型超声波电机，须需要两路有一定相位差的正弦必交流电压输入 …。其原理框图如图ｌ所示。
机的驱动器通用性。
功率放大电路的输出应满足压电陶瓷的正常工作范围，６ｍ波电机为例，以０ｍ则输出应能保证在
１０Ｖ６０Ｖ（０～０峰峰值）。除频率调节调速外，声波电机如要实现正反转超
限于控制难度较大和电路过于复杂等原因，难以实际
（）２
从式（）可以看出，１Ｒ最小步进为１２ＴＰ，若取
ＴＰ＝０，：ＩＲ３００则
图１超声波电机驱动器原理图
图１中所示为目前较为成熟的行波型超声波驱
ａ：× ６ｆ５１器１＝００一川ｚ
ＳＯＮＧＲｎｑａｅ — ｕｎ，ＷＡＮＧＪａ，ＧＵＯＪ— ｅｇｉｎｉｆｎ
（ｏｅｅｏｌｃｉｌｎｉｅｒｇＺｅａｇＵｉｅｓｙＨｎｚｏ０７ＣｉａＣｌｇｆｅｔｃｇｅｉ，ｈｊｎｎｖｒｉ，ａｇｈｕ３２，ｈｎ）ｌＥｒａＥｎｎｉｔ１０
ｄｉｒａｅｉｎｄｂｓｄｏｉＭＳａｖｎｅｈｓｈｕｓｉｈｍｏｕａｏ（ＷＭ）ｏｔｌｒＣ３９．ｈｌｖｎｃｒｕｔａｄｒｅｓｓｅａｅｎＢＣＯｄａｃｄｐａｅｓｉｐｌｗｄｄｌｔｎＰｖｗｄｇｔｆｅｔｉｃｎｒｌＣ８５ＴｅｒｅａｔｉｉｎｏｅＵｅｃｓ

基于CPLD的超声波电动机控制器设计

ＹＡＮＧｏｇ — ｌｎ，ＡＲｕＹｎｉｇＭｉ—ｑｎＨＵＡＮＧＰＵｉｇｎＬｉｇａｉｇ，Ｙ — ｅｇ，ＩＹｎ
（ｏｔｗｓｒＰｌｅｈｉｌｎｖｒｔ，Ｘ，０２ｈｎ）ＮｒｅｔｎｏｙｃｎａＵｉｓｙｉｎ７７，Ｃｉａｈｅｔｃｅｉｈ１０
摘要：绍了一种基于复杂可编程逻辑集成芯片介（ＰＤ）ＣＬ的超声波电动机控制器设计电路，分析了各部分的电路结构及特点，讨论了驱动信号脉冲生成，逻辑分频移相，驱动控制和弧极信号反馈电路的设计，给出了实验结果的波形及结果分析。控制器具有体积小、构紧凑、结调试方便等特点，具有较高的工程实用价值。关键词：复杂可编程逻辑集成芯片；声波电动机；超分
维普资讯
微持电棚２６第期０年９０
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基于ＣＬ的超声波电动机控制器设计ＰＤ
杨永亮，马瑞卿，皇甫宜耿，李颖
（西北工业大学，陕西西安７０７）１０２
ＴｈｓｇｏｅＤｅｉｎｆＵＳＭｎｔｏｌｒＢａｅｎＣｏｒｌｓｄｏＣＰＬＤｅ
频；相移中图分类号：Ｍ３Ｔ８文献标识码：Ａ
过调节驱动信号频率来实现。③调相控制，通过调
节两相驱动电压的相位来实现。④ 现速度控制。本文采用以复杂可编程逻辑器件（ＰＤ）ＣＬ为核心的调频控制方式，现对超声波电动机的驱动控制。实

小型柱体超声波电动机的设计及有限元分析

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究并用于二维微动台的驱动机构Ｊ。东南大学优化设计了短柱体超声波电动机并用于导弹的导引头中Ｊ。南航超声电机研究中心对上端自由、底
ｐｐｒＡｎｗｒｄｔｐｎａｕｅｐｅｏｌｃｒｔｘｄｂｎｉｇｖｂａａｅ．ｅｏ — ｅｍｉｉｔｒｉｚｅｅｔｃｕｔｓｎｃｍｏｏａｅｎｆ — ｈｆ— ｅｅｄｎｉｒ — ｙｉｒｅｉｆｔｎｍｏｅｗｔｍｐｏｅｏｓｕｔｎｄｓｎｗｓｉｔｄｃｄｉａｍ１Ｔｅｍｏｏ＇ｖｂａｏｄｅｎｉｄｌｉｉｒｖｄｃｎｔｃｉｅｉａｎｒｕｅｄｔ．ｈｔｒｉｒｔｎｍｏｌｓａｄｏｈｒｏｇｏｎｓｉｄｖｎｃａｉｍｅｅｅｐａｎｄｕｉｇｔｅｆｉ — ｌｍｅｔｍｅｈｄＴｅｖｂａｉｎｍｏｅｆｔｒｓａｏ，ｉｒｉｇｍｅｈｎｓｗｒｘｌｉｅｓｎｈｉｔｅｅｎｔｏ．ｈｉｒｔｄｌｏｔｔｒｎｅｏｏｍｏ
曹祥红，张华，金龙。，徐志科。

直线超声波电动机定子和夹持元件的一体化设计

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直线超声波电动机定子和夹持元件的一体化设计
胡宁，志远，冉冉，姚耿叶明
（南京航空航天大学，江苏南京２０１）１０６
摘
要：提出超声波电动机定子和夹持元件一体化设计方法。该方法将Ｖ形直线超声波电动机的驱动足、配
ｔａｔｐｅｐｅｓｒｆ０Ｎ，ｈｏｌａｈｔａｒ — ｒｓｕｅｏｔｅｎ — ｏｄｍ￣ｉｍｐｅｓ７／ｓｔｅｍ￣ｉｍｕｐｔｏｃｓ５Ｎ，ｅｗｅｇｔｆ４ｍｕｓｅｄｗａ１ｍｍ，ｈ４ｍｕｏｔｕｒｅｗａｌｔｉｈｆｈｏ
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一种改进型共轴并联式超声波电机设计

ｄｏｂｅｒｔｒＣｏａｅｔｒｄｔｏｌｔａｅｉｇｗａｅｕｔａｏｃｍｏｏ，ｔｉｅｉｔｏｌｃａｇｄｕｌｏｏ．ｍｐｒｄｗｉｈｔａｉｉｎａｒｖｌｎｖｌｒｓｎｉｔｒｈｓｄｓｇｎｏｎｙｈｎｅｎｄｉｅｎｎｉｍｅｅｒｖｉｇａｄｄａｔｒ，ｂｔａｓｎａｅｏｂｅｕｐｔｔｒｕｎｈｏｙｔｒｕｈｈｐｒｃａｌｎ— ｕｌｏｅｈｎｃｄｄｕｌｏｔｕｏｑｅｉｔｅｒｈｏｇｔｅａｐｅｉｂｙｉｃｅｓｄｖｌｍｅＡｔｔａｉｒａｅｏｕ．ｈｅｓｍｅｔｍｅ，ｅｐｒｍｅｔｌｔｓｆｓｍｐｅｈｗｔｉｓｏｔｕｏｑｅｉｃｅｓｓ８ｘｅｉｎａｅｔｏａｌｓｓｏａｔｕｐｔｔｒｕｎｒａｅ０％ｉｏｔａｔｗｉｈｔａｙｅｍｏｏ．Ｉｎｉａｅｈｔｔｓｋｎｆｍｏｏｏｓｓｅｃｕｏｕｔｎｖｌｎｃｎｒｓｔｈｅｓｍｅｔｐｔｒｔｉｄｃｔｓｔａｈｉｉｄｏｔｒｐｓｅｓｓａｔａｐｒｄｃｉａ — ｌｏ
（ｏｔｅｓＵｉｅｓｙＳｕｈａｔｎｖｒｉ，Ｎｎｉｇ２９，Ｃｉａｔａｊ０６ｈｎ）ｎ１０
Ａｂｓｒｃ：Ｉｒｅｏｉｃｅｓｈｘｏｔｒｅｏｒｄｔｎｌｒｎｓｔａｅｉｇｗａｅｕｔａｏｃｍｏｏ，ｄ — ｔａｔｎｏｄｒｔｎｒａｅｔｅｅｐ￣ｏｑｕｆｔａｉｉａｉｇｒｖｌｎｖｌｒｓｎｉｔｒｏｅｓｇｄａａｌｒｔｖｔｐｏｌｒｓｎｉｍｏｏｗｉｈｏｘａ，ｐｒｌｌｏｎｅｔｎ，ｄｕｌｓａｏｎｉｎｅｎｍｅｉａｉｅｙｅｆｕｔａｏｃｏｔｒｔｃａｉｌａａｌｃｎｃｉｅｏｏｂｅｔｔｒａｄ

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主要研究内容包括以下几个方面：1超声波电机的运行机理。

2定子谐振频率的计算。

3压电陶瓷换能器的设计和制作。

4定子的设计及制作。

5转子的设计及制作。

6编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写。

设计一台超声波电机。

[11] 顾绳谷，电机及拖动基础，第四版[M]. 机械工业出版社.2007.10[12]罗宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社，2006.5鉴定意见学号：姓名：专业：毕业论文（设计说明书）页图表张论文（设计）题目：超声波电机的设计内容提要：超声波电机是目前世界研究的热点课题。

本文以超声波电机的设计为题目，充分利用本科阶段所学习的知识，参考了大量的国内外文献，总结了超声波电机的发展历史和意义。

介绍了超声波电机的工作原理、分类和特点。

并结合自己本科阶段学习的机械方面的各科知识，完成了对超声波电机的各个主要零件包括压电陶瓷片、定子、转子以及定转子之间的弯曲配合、超声波电机压盖和底座的结构和尺寸设计和所有零部件之间的装配关系。

从理论上设计出了一台超声波电机，并利用Auto CAD画图软件，绘制了其装配图，各个零件图。

通过图书馆外文资料库，查找了最新动态的机械行业的外文文献，并翻译了其中一篇3000字以上的文献。

指导教师评语选题明确，方案合理，分析论证正确，图表规范，设计期间遵守校规校纪，有较强的工作能力。

指导教师：年月日答辩简要情况及评语答辩小组组长：年月日答辩委员会意见答辩委员会主任：年月日评阅表学号姓名专业毕业论文（设计）题目：超声波电机的设计评价项目评价内容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。

能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。

论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。

综合评价选题符合教学计划要求，具有综合训练的目的，具有文献查阅的能力和计算机应用能力，立记正确，记述充分，分析处理正确，有应用价值，同意进行答辩。

评阅人：年月日目录摘要第1章绪论 (3)1.1 超声波电机的定义与发展历史 (3)1.2 超声波电机的基本工作原理 (5)1.3 超声波电机的分类 (6)1.4 超声波电机的特点和应用 (6)1.5 超声波电机技术的展望 (7)第2章超声波电机的运动机理 (8)2.1 椭圆运动的分析 (8)2.2 驻波的产生及行波的合成 (10)第3章超声波电机的理论计算与设计 (13)3.1 定子谐振频率的计算 (13)3.2 压电陶瓷换能器的设计和制作 (16)3.2.1 压电陶瓷的设计 (16)3.2.2 压电陶瓷材料的选用 (17)3.2.3 压电陶瓷的接线方式 (17)3.3 定子的设计及制作 (19)3.3.1 定子尺寸与行波超声波电机输出特性的关系 (19)3.3.2 定子的内外径尺寸的选择 (21)3.3.3 定子的振动模态的选择 (21)3.3.4 定子的齿形齿数设计 (21)3.3.5 定子的结构设计 (22)3.3.7定子材料的选择 (23)3.4 转子的设计及制作 (24)3.4.1 超声波电机转子的柔性要求 (24)3.4.2 定转子径向弯曲配合 (25)3.4. 摩擦层的设计 (26)3.5 定转子设计的总结 (26)第4章超声波电机的驱动控制技术 (27)第5章超声波电机整体结构设计 (30)第6章全文总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录英文翻译译文 (35)超声波电机的设计摘要：超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的新概念、新原理电机。

正是由于超声波电机具有许多的优点和广阔的应用前景，成为当前世界范围内的一门新兴前沿课题。

本文主要以超声波电机为研究对象，设计超声波电机的实验样机。

研究的主要内容可概括如下：系统地总结国内外超声波电机的发展历史和重要意义，介绍了超声波电机的工作原理、分类、特点及其应用前景。

在对超声波电机相关理论研究的基础上，从超声波电机定子设计着手，详细介绍了超声波电机的设计过程。

关键词：超声波电机压电陶瓷1Design of Traveling Wave Ultrasonic MotorAbstract：Ultrasonic motor is a use of the inverse piezoelectric effect of piezoelectric ceramic work of new concepts, new principles of motors. Very different from the traditional electromagnetic motor, the driving torque is not generated by the electromagnetic induction, which uses the piezoelectric effect to generate ultrasonic vibration of stator, through the friction between the stator and rotor to drive the rotor. Since the working principle of ultrasonic motors special, it has a lot of traditional electromagnetic motors can not match the superior performance, such as compact structure, low speed high torque, fast response, free from magnetic influence, power locking, can directly drive the load and so on. It is because of ultrasonic motor has many advantages and potential applications, become the world's a new frontier subject.In this paper, a rotary traveling wave type ultrasonic motor for the study, designed the experimental prototype ultrasonic motor. The main content can be summarized as follows: The system sums up the history of the development of ultrasonic motor home and abroad and the importance of introducing the principle of ultrasonic motors, classification, characteristics and application prospects. In the theory of ultrasonic motors based on ultrasonic stator design from the start, ultrasonic motor described in detail the design and production process.Key words:Ultrasonic Motor Piezoelectric ceramics2第1章绪论本章主要介绍超声波电机定义与发展历史、基本工作原理、分类、特点及其应用及对超声波电机技术的应用展望。

超声波电机的设计