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    摘要超声波电机（Ultrasonic Motor，简称USM）是一种新型的电机，与传统电磁式电机不同，它是通过压电材料的逆压电效应产生机械振动，通过摩擦耦合将机械能由定子传送给转子，同时也产生旋转、伸缩、摇摆等不同种类的运动方式。22359
    从超声波电机驱动的原理开始介绍了柱形超声波电机的结构、材料，分析定子端部质点的运动方式。超声波电机的激励方式有一组两片式和两组四片式，分别对这两种方式建立模型，进行模态分析和谐响应分析得到定子端部质点的运动状态数。通过对比多个质点的振幅和均匀性，对比两种激励方式的优劣，选择更优的激励方式，为定子设计优化提供依据。
    关键词：超声波电机，有限元分析，谐响应分析，激励方式
    毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
    Title    Study of Cylinder USM´s Excited Mode                     
    Abstract
    Ultrasonic Motor (abbreviated USM) is a new motor，which is different from conventional electro-magnetic motors. The mechanical vibration is generated by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric material. The mechanical energy is transmitted from therotor to the stator by friction coupling, while produce a rotating, stretching, swinging and other different types of exercise.  
    This paper introduced the principle of ultrasonic motor drive and cylindrical USM structure at start, then materials, analysed the movement mode of the particles on stator top. The methods to excite ultrasonic motor include two-piece-one-group and four-piece-two-group. Each method of the two is modeled. Modal analysis and harmonic response analysis are haven to get the motion state data of particles on stator top. We compare the pros and cons of the two methods by comparing amplitude and uniformity of these particles and choose better one. All of this will provide the basis for the design optimization of stator.
    Keywords: Ultrasonic motor, Finite element analysis, Harmonic analysis, Excited mode
    目   次
    1  绪论    1
    1.1 超声波电机发展简史和研究现状    1
    1.2  ANSYS简介和有限元法    3
    1.3  论文研究的问题和做的工作    4
    2  柱体超声波电机    6
    2.1  压电效应    6
    2.2  柱体超声波电机的结构与原理    6
    2.3  超声波电机特点    11
    2.4  建立模型    12
    3  激励方式的仿真与优化    14
    3.1  模态分析和谐响应分析    14
    3.2  模态分析    15
    3.3  谐响应分析    16
    4  两种激励方式的比较    21
    4.1  振幅的比较    21
    4.2  均匀性的比较    22
    结论    24
    致谢    25
    参考文献    26
    1  绪论
    1.1 超声波电机发展简史和研究现状
    1.1.1 超声波电机发展简史
    1.1.2  柱体超声波电机的国内外研究现状
    1.2  ANSYS简介和有限元法
    1.2.1  有限元法简介
    有限元法是一种工程常用的近似算法，它的本质是用一些离散单元代替连续域的单元。有限元的概念产生较早，这种思想在数学上也早有应用，古代数学家利用有限多边形来近似求解圆的周长。我国古代数学家、天文学家祖冲之利用“割圆术”首次将圆周率推算到小数点后第七位，用的也是有限个直线单元逼近圆的方法，也是有限元的应用。有限元分析最初被应用于航空器结构强度的计算，但随着计算机技术的发展，计算能力大为加强，有限元分析也从结构强度分析领域迅速扩展到几乎所有的耦合场计算，在电磁场、热力学、流体力学等多个领域得到应用，是一种实用高效的数值分析方法。
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