（全日制本科毕设）超声波电机的设计（全套图纸CAD哟）

格式：RAR 上传：2025-11-25 19:57:08

超声波电机的设计摘要度，能够使加到转子上的周向预压力显著增加，因而使径向压力分布均匀，并在不增加局部压力和摩擦层磨损率的情况下提高行波超声波电动机的机械性能。根据参考文献考虑定转子径向弯曲配合的定转子结构设计如图.所示。该转子结能使磨损均匀分布在整个接触区域，大大降低了摩擦层磨损，且由于压力降低，摩擦层的损耗随之减小另外，定转子接触表面的加工精度是关系到定子的振动能能否有效地转化为转子转动能的关键，其平面度和粗糙度对电机运行噪声能量转化效率运行平稳性等性能影响很大。所以，转子与定子接触的表面要进行研磨，保证表面的平面度和粗糙度。装配时，定转子必须保持面接触，使预压力在整个面上均匀分布。摩擦层的设计超声波电机的摩擦材料必须满足耐磨耐高温摩擦系数稳定性好等特点。较大的摩擦系数可以获得较大的输出转矩和较高的能量传递效率，但是如果结构设计或定转子材料选择等环节处理不当的话，则可能发生磨损率高，电机不稳定等特点。据参考文献摩擦层最佳的参数选择是弹性模量厚度为.摩擦系数为.。.定转子设计的总结对于超声波电机定转子的校核，不像我们平时学习的电机，有确切的验算数学公式。目前为止，还没有推导出，比较成熟的公式对其进行校核，对于现阶段，我们般根据经验公式设计出超声波电机的样机结构，在利用仿真软件，对其进行仿真测试，然后判定其是否合格。因为本人在此次论文中，未涉及软件仿真，故未进行有效地验算，不过，行波型超声波电机是目前所有典型超声波电机中力矩最小的种。它的力矩比吊床上的小风扇的力矩还小，般连.的力矩都不到，故根据经验而言，所设计的定转子的初步结构是基本符合要求的。第章超声波电机的驱动控制技术目前超声波电机的控制信号的产生方法有很多比较早期的方法是利用定时器构成多谐振荡器，由振荡器产生频率可变的方波信号，方波信号加到环形计数器触发端，得到路相位互差的方波信号，滤波后得到的正弦波通过脉宽调制控制芯片得到波。驱动功率逆变电路。这种方式调频由振荡器外围电位器调节，调节精度不够，而且是手动调节完全无法满足快速调速的要求，而且这种电路不具备调相功能，而且这种电路在频率自动跟踪的性能很差。考虑到定时器调频控制很困难，采用压控振荡器这种电路产生初始脉冲，可选用。输出的信号经过分频分相电路变成四路相位相差，频率为输入信号四分之的脉冲信号。分频分相电路可选用的方法有很多可以采用环形计数器，也可以采用移位寄存器，等。但是考虑到超声波电机频率特性随环境变化而变化，般采用锁相环芯片作为并进行频率自动跟踪。如果利用这种方法进行调相调速的话，需采用高分频数的芯片才行，这样带来的成本会很高。目前随可编程逻辑器件的发展，可以将锁相环，分频移相电路集成到块芯片中，这样的话就可以将分频数很大程度的增加，进而很容易的实现变相调节。也可以使用数字芯片通过编程实现两路相位，频率可以变化的信号，在进行分频移相驱动功率电路。近年来发展起来的直接数字频率合成技术已经成为了超声波电机驱动技术的研究重点。基本原理是利用奈奎斯特采样定律，经过查表后把系列的数字量信号通过转换成模拟量信号输出，控制器控制信号发生单元产生两路独立的正弦信号，两路信号间的相位差可以在范围内任意调节。技术可以采用专用的芯片，比如公司的，也可以利用搭建或编程实现。来这种方法具有频率切换时间短频率分辨率高相位变化连续易实现对输出信号的多种调制等优点。当前超声波电机驱动电路研究的重点在功放逆变电路。目前驱动电路的设计大都采用功率半导体器件开关型逆变电路高频变压器等现代电力电子技术手段。使用较多的有推挽式变换电路，隔离型的半桥桥驱动电路。在系统处于机械谐振状态时，超声波电机是容性负载。由于超声波电机在谐振频率附近工作时，系统呈现容性，般采用电感进行匹配，抵消静态电容的容抗分量的影响。匹配电路的作用有以下三个方面阻抗匹配，即通过匹配使驱动电源向电机输出的电功率达到最佳点，把电机的阻抗变换成驱动电路的最佳负载。谐振匹配，即通过匹配使驱动电源输出效率最高，这是由于超声波电机呈容性，造成工作频率处的输出电压和输出电流存在相位差，使驱动器输出效率降低。滤波，由于超声波电机的驱动电源采用开关技术实施功率放大，其信号输出为方波，因而需要滤除高频杂波，改善输出电压的波形，以免激发出定子的非工作模态。匹配电路的主要思想是通过加入匹配电路来使超声波电机的定子对外呈现电阻性。匹配的方法有并联电感串联电感电感电容匹配，型网络匹配，匹配等方法。目前，对于超声电机的控制，仅限于速度稳定这指标。但是，超声电机工作的稳定性受温度摩擦损耗或其它外界因素等干扰较大，其中温度的变化对电机运行稳定性的影响尤为显著。超声电机机体中的压电陶瓷元件对温度也较为敏感。当电机运行段时间使机体温度上升后，电机定子的共振频率会随着温度的上升而下降，导致开环运行时的电机转速下降，如图