纵弯复合换能器式圆环形行波超声电机的工作原理与设计

摘要

本文提出一种纵弯复合换能器式圆环形行波超声电机，电机定子包括一个纵弯复合换能器和一个带驱动齿的圆环。换能器前端盖采用指数型变幅杆，变幅杆小端面和圆环侧面相连。通过换能器的纵向振动和弯曲振动，实现在定子圆环中激励出两个在时间和空间均正交的弯曲振动模态。对电机的工作原理进行了分析，给出了行波的合成条件。采用有限元法对电机定子进行了设计与分析，实现了定子两个振动模态特征频率之间的简并。通过瞬念分析，获得了定子的振动特性。瞬态分析结果表明，驱动齿表面质点运动轨迹近似为椭圆。本文分析结果证明了所提出超声电机构型的可行性，为该类样机的研制提供了理论依据。