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    基于ANSYS的环形行波型超声波电机超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是一种全新概念的微电机,它利用压电陶瓷的逆压电效应,使定子产生超声频率范围内的振动,然后通过定子、转子之间的摩擦获得运动和转矩。USM具有结构紧凑、低速大扭矩、响应快、无电磁干扰等优点，在航空航天、医疗器械、微机电系统等领域中具有广阔的应用前景。
    首先介绍了超声波电机的研究现状和工作原理，然后利用ANSYS建立超声波电机的有限元模型，并采用SOLID5进行剖分。接着对定子进行模态分析，根据计算结果选择合理的工作振型和工作频率。关键词  超声波电机;压电效应;接触模型;有限元法;模态分析10044
    毕业设计说明书（论文）外文摘要
    Title    The  Analysis  of Traveling  Wave Type Ultrasonic Motor Based  on  ANSYS                      
    Abstract
    The ultrasonic motor(USM) is a new kind of conceptual micro-motor, which ultilizes the convers piezoelectric ceramic to make the stator vibrate within the ultrasonic frequency range, and acquires the movement and torque through the friction between the stator and rotor.  Itposses features such as small size, compact structure ,high torque at low speed,  quick response, light weight, low noise, no electromagnetic interference and direct driving etc. It has broad application prospects in the acrospace, medical devices, MEMS fields.  Firstly, the USM’s developing history and present research state are systematically reviewed. Then，the vibration modal analysis of stator is carried out using solid5 to disassemble, the right working modal is chosen.
    Keywords  ultrasonic motor; piezoelectric effect; contact model; finite element analysis; modal analysis
     目次
    1    绪论    1
    1.1    课题研究背景    1
    1.2    课题研究的现实意义    1
    1.3    国内外研究概况    2
    1.4    行波型超声波电机的原理及应用    3
    1.5    论文的研究意义和主要研究内容    4
    1.6    本章小结    4
    2  超声波电机的结构及工作原理    5
    2.1  压电效应与压电方程    5
    2.2    环形行波型超声波电机的结构特点    7
    2.3    环形行波型超声波电机的运行原理    9
    2.4    本章小结    13
    3  环形超声波电机的有限元分析    14
    3.2  定子有限元分析模型    14
    3.3  定子的有限元分析及最优模态选择    17
    3.4  本章小结    21
    总结    23
    致谢    24
    参考文献    25
    1  绪论
    本章简单介绍了超声波电机的发展和应用概况,并对其研究现状与存在的问题进行了分析,在此基础上给出了本课题的研究意义和主要研究内容。
    1.1    课题研究背景
        传统电机的发明和发展已有100多年的历史。无论在理论上、设计方法上或制造技术上，都已打到十分完善的程度。由于它的工作原理和结构的限制，难以满足当前对电机所提出的短、小、薄、低噪声、无电磁干扰等要求。为此，世界各国都在努力研究各种新型电机。其中，二十世纪末期发展起来的超声波电机算是最典型的一种。[1]
    超声波电机（Ultrasonic Motor，简称USM）的基本结构及工作原理完全不同与传统的电机，没有绕组与磁路，不以电磁作用传递能量，而是一种利用超声波振动能作为驱动源的新原理电机，是电机制造、机械振动学、摩擦学、功能材料、电子技术和自动控制等学科综合交叉的产物。它将电能通过压电陶瓷转变为机械振动能，然后又借助摩擦力将机械振动能转变为直线运动或旋转运动。由于超声波电机特殊的工作原理，它具有很多传统电机无法比拟的优越性能，如低速大转矩、体积小、重量轻、功率密度大、响应速度快、微位移、不受电磁场的影响、掉电自保护、设计自由度大、可直接驱动负载等。可以说，超声波电机技术是当今世界高新技术之一。[2]
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