圆柱定子三自由度超声波电机结构设计与仿真文献综述

 2023-08-10 16:01:54
  1. 文献综述(或调研报告):

[1] Lizhong Xu and Shanjie Du. Dynamic analysis of a short cylinder piezo motor. Journal of Mechanical Science and Technology, 2014, 28 (8): 2953~2961

本文献主要讲述了超声波电机的振动模态分析方式方法以及如何使用ANSYS分析振动模式以及电机参数。棒型行波超声马达简单,便宜,易于使用并且适合于小型化。振动器的动态行为会严重影响其运行性能。在这项工作中,使用环形模型提出了用于计算电动机振动器动态特性的解析方程。使用解析方程来研究电动机的固有频率和振动模式。分析固有频率的变化以及电机参数。给出了振动器对两个具有90°相位差的输入信号的强制响应。ANSYS中的FEM分析用于模拟振动器的固有频率和振动模式。进行测试以说明分析结果。

[2] D. Mazeika a, G.Kulvietis a, I.Tumasoniene, et al. New cylindrical piezoelectric actuator based on traveling wave. Mechanical Systems and Signal Processing, 2013, 36: 127-135

该文献讲述了对振动模态进行分析的具体内容以及实现方法。提出并分析了行波型压电致动器的一种新型激励原理。在圆柱促动器的上部区域产生纵向振动的对称和非对称行波。提出了两个电极图案用于激励致动器。具有2pi;/ 3和pi;/ 2的相移的谐波电压用于实现行波。进行了基于有限元方法的数值建模,以分析执行机构在不同激励方案下接触点的振动。当使用不同的电极图案进行激励时,已经完成了圆柱体表面振动分布的实验测量。讨论了数值和实验研究的结果。

[3] 郭吉丰, 白 洋, 王 剑. 多自由度超声波电机的研究进展和展望. 振动与冲击, 2013, 32(15): 1-7

本文献简述了超声波电机在如今的电机种类中的重要性以及其具有的发展潜力,对主要的一些最新成果进行了详细地分析,也对超声波电机的发展前景进行说明了一些观点。超声波电机具有低速大力矩、响应快、分辨率高和抗电磁干扰等优点,能直接驱动,使其在机器人、工业仪器仪表、安防等领域有着广阔的应用前景。多自由度是超声波电机研究领域的前沿课题。分类探讨了近年来出现的几种多自由度超声电机的结构、机理、性能及其特点,给出一些具有代表性的实例,总结了多自由度超声波电机的主要研究成果和应用状况,对多自由度超声波电机的今后研究重点和发展方向提出了建议。

[4] 张小凤, 张光斌. 多自由度超声电机的研究现状与展望. 物理学和高新技术, 2009, 38(1): 41-45

该文献主要对超声波电机近几年的新型产品详细地解读,主要是对多自由度超声波电机的发展现状进行了分析,并对多自由度超声波电机的应用前景进行了阐述。多自由度超声电机是将两种以上的超声振动模式按照一定的方式组合,通过在定子的表面产生椭圆运动来实现转子的多自由度转动.文中综述了近年来发展起来的几种多自由度超声电机的结构、工作原理和特征,并就多自由度超声电机的工程应用和未来发展方向进行了展望

[5] Jikun Yang, Zhanmiao Li, Xudong Xin, et al. Designing Electro- mechanical Metamaterial with Full Nonzero Piezoelectric coefficients. SCIENCE ADVANCES, 2019;5: eaax1782

本文献是作为翻译部分,主要讲述了压电陶瓷材料的具体解析,对于超声波电机工作的基本原理是利用了压电陶瓷的逆压电效应,在文中提到了很多对于这种材料的分析。设计具有扩展的非自然参数(负,接近零,超高或可调)和反直觉特性的拓扑和几何结构是超材料领域的 一大挑战,特别是对于具有多物理场耦合效应的相对未开发的材料而言。对于天然压电陶瓷,压电矩阵中 仅存在五个非零元素,这几十年来一直阻碍压电器件的设计和应用。在这里,我们介绍一种受准对称断裂 启发的方法,通过超材料设计实现人工各向异性,以激发所有非零元素,而不是天然材料中的零值。通过 精心设计单元元素的拓扑结构和几何尺寸,我们在理论上和实验上证明了可以得到总体有效压电系数的可 调非零或超高值。虽然这项工作着重于生成陶瓷的压电参数,但设计原理应具有启发性,以创造其他多物 理场耦合超材料的不自然的表观特性。

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