4。3  定转子有限元接触模型 22

4。4  接触分析的结果 24

4。5  ANSYS有限元分析的结论 25

总  结 27

致  谢 28

参考文献 29

1  绪论

1。1  超声波电机

超声波电机运用了与众不同的设计理念，在近几年来发展进程较快。压电材料的逆压电效应是它主要原理之一，或称为电致伸缩效应。它把施加在电机上的电能转为定子的机械能，表现为定子的超声级别的振动。然后利用转定子的摩擦，把能量传递给转子，因而转换成转子的运动。由于定子振动频率大于20kHz，所以被称为超声波电动机[1]。文献综述

图1。1超声波电机

1。1。1  超声波电机的原理

超声波电动机由转子(移动体)以及定子(振动体)两部分组成，而且电机中既没有线圈也没有带磁体， 其中定子由压电陶瓷（Piezoelectric ceramic)和弹性体(Elasticbody)共同构成，而转子一般为一个金属板。在预压力作用下转子和定子之间紧密接触，为了减少定转子之间的相对运动而产生的磨损，通常加一层摩擦材料于定子上表面(或者在转子下表面)。 

图1。2超声波电机定转子

先对压电陶瓷元件进行极化，然后再在陶瓷上施加相应的高频的交变电压。随着高频电压的幅值的变化，压电材料也相应的膨胀或收缩，因此在定子上产生超声波的振动，通过这种振动把电能传递给摩擦材料，从而驱动转子旋转。当在两片压电材料上施加具有90电角度相位差的高频电压时，在定子内产生了两组驻波。这两组在电角度上具有90相位差的驻波共同作用下，产生了一个沿着定子圆周方向的行波，于是在定子表面上的质点产生了具有运动轨迹(一般为椭圆轨迹)的微观振动，而其振幅通常为数微米。这种细微的振动在转子(移动体)与定子(振动体)的摩擦力的作用下，传递到转子，使得转子产生了沿着与行波运动方向相反的方向做持续的宏观运动。 如图1。3所示。

图1。3 运动方向

1。1。2  超声波电机的分类

超声波电机根据其定子不同运行方式以及其结构运动形式、定转子检查情况和转子运动自由度的不同分为以下各种类型。

1。1。3  超声波电机的特点

和现有一般的电机相比较，超声波电机有以下优点：

1）由于超声电机的驱动力是摩擦、压电材料的压电效应，而不是电磁场，所以它的电磁辐射较小。超声电机在不需要做太多电磁屏蔽处理的情况下，没有电机产生强电磁干扰；而且在强磁场中电磁电机的正常工作不会受到影响。 来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

2）超声电机把转、定子之间的接触摩擦作为驱动方式，没有电源时转子会立刻停止，并可以在短时间内在摩擦力的作用下制动。

3）超声电机可以获得较低的转速，从而输出的力矩较大，省去减速机构而直接带动负载。 

4）超声电机定子振动是超声级别，所以其响应所消耗的时间一般可以在十几毫秒以内，时间非常短。 

5）超声电机不需要电磁线圈，所以不用铜材，节省原料造价。