摘要超声波电机是利用压电陶瓷的逆电压效应制作而成的的新型直接驱动电机。而环形超声波电机由近期研制成功，并迅速成为研究热点，在多个领域内得到了应用。
由于定子的支撑方式影响定子的振动频率和振型，也就影响电机的性能，支撑方式的重要性就凸显出来。本文首先介绍研究的背景以及意义，然后通过ansys对环形超声波电机建立模型，并且分析在不同支撑方式下的模态分析和谐响应分析的结果。最后通过对比两种支撑方式下的结果来确定最优的支撑方式。22692
关键词：环形超声波电机(USM)，支撑方式，ANSYS，模态分析，谐响应分析
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Title Research on the Support of the Ring Ultrasonic Moter
Abstract
USM is a new direct drive motor that made of piezoelectric ceramic's inverse voltage effect.The ring USM developed by the recent success and quickly become a hot topic.Now it has been applied in several areas.
Due to the stator support way affect the vibration frequency of the stator and vibration shape, it affects the performance of the motor.Now the support way become more and more improtant.This paper describes the background and significance of the study, and create the ring USM's model by ansys,then use modal and harmonic response analysis analyze the result on different support way.Finally, determine the best support way by compare the result of two support ways.
Keywords: Ring Ultrasonic Motor(USM), the Support Way, ANSYS , Modal Analysis, Harmonic Response Analysis
目 次
1 绪论 3
1.1课题研究背景 3
1.2 超声波电机的优缺点以及应用 5
1.3有限元分析简介 6
1.4 Ansys简介 7
1.5 选题的现实意义 7
2 环形超声波电机介绍 8
2.1压电陶瓷的压电效应以及振动模式 8
2.2 环形超声波电机结构与运行机理 8
3 环形超声波电机的定子结构有限元模型 10
3.1 环形超声波电机结构的有限元模型 10
3.2 自由支撑内圈固定支撑的位移约束 11
3.3 定子在谐响应分析时压电陶瓷的电压设置 13
4 环形超声波电机支撑方式研究 14
4.1模态分析和谐响应分析的概念和目的 14
4.2 模态分析和谐响应分析的步骤 16
4.3模态分析结果 17
4.4 谐响应分析结果 20
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1．1 课题研究背景
1.1.1 超声波电机的发展过程
超声波电机作为一种新型的电动机，从原理概念提出到应用在各个领域，经历了60多年的发展过程，由于它的体积小、低速、无电磁干扰等优点，所以在各个领域内得到了广泛的应用和发展。
在20世纪60年代，在苏联基辅学院有学者提出超声波电机的理论模型，自此超声波电机的研究工作宣告开始。1963年M．E．Archangelskij设计了一台电机，该电机通过弯曲耦合的振动来驱动。1964年v.v.Lavir－enko利用压电陶瓷创造并分析了首台旋转型的超声波电机。在60年代末和70年代末期间，超声波电机进入了初级发展阶段，在英国，1969年salfod大学两名教授杂志标明，超声波电机的功能是传统电机所不能企及的。1973年的美国，Barth在IBM公司提出了一套现代型超声波电机原理的方案。在日本，1973年发明了一种超声波电机模型，70年代后期日本新生工业公司已经研究了驻波型、弯曲波型、行波型的3种超声波电机.(仅在测试阶段)。到了80年代，超声波电机进入了发展的热潮阶段，在日本，1980年，T.Sashida设计制造了第一台能满足实用要求的超声波电机 ，1982年，新生工业公司的指田年生研发成功了驻波、行波两种超声波电机，这也使超声波电机真正的走上实用化道路。1985年，Kumada开发了世界上第一台纵扭复合型超声电机，电机由单向驱动。1986年， Takeshi Hatsuzawa经过对环行波型USM的研究得到USM的速度和电压、驱动电压频率等的关系 。1987年,新生工业公司在日本创建，创建人指田年生带领超声波电机走上商业道路。同年,日本佳能公司成功的通过研发第一台用环形超声波电机自动变焦的相机,在相机界名声鹊起。此后,许许多多的超声波电机新产品被研发，并大部分都走向应用。到了80年代末期，由于超声波电机的发展迅速，西方许多国家纷纷加入了研究的行列当中，也加速了超声波电机的发展[1]。 ansys环形超声波电机支撑方式的研究:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_15411.html