开发了一种新型的旅行波旋转超声波电机,采用同时平面圆柱形驱动,并改进了输出性能
Ebrahim Abolghasemi1, Ahmad Reza Khoogar1, Mehrdad Khandaei1
1Faculty of Material and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
这项研究引入了一种新的超声波电机设计,该设计将平面和圆柱形模式相结合,用于同时驱动,显著提高速度和扭矩. 这一创新提高了扭矩和功率密度,同时优化了超声波电机应用中的空间利用.
科学领域:
- 机械工程 机械工程
- 电气工程 电气工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 超声波电机 (USM) 提供了诸如高精度和小型化等优势.
- 传统的平面USM通常由于轴向空间利用效率低下而受到影响.
- 提高扭矩和功率密度仍然是USM开发的一个关键挑战.
研究的目的:
- 提出并验证一种新的超声波电机设计,集成平面和圆柱形曲模式,用于同时驱动.
- 通过优化定子设计和利用轴空间来提高扭矩密度和功率密度.
- 将拟议的双模式USM与传统平面USM的性能进行比较.
主要方法:
- 一个圆柱状定子器的设计,以与平面定子器相同的频率运行.
- 对于定位器设计和分析的有限元法 (FEM) 模拟.
- 双模式超声波电机的原型设计和实验测试.
- 实验结果与数值模拟进行比较.
主要成果:
- 与平面驱动电机相比,同时驱动的电机表现出 2.5 倍的速度增加和 3.4 倍的扭矩增加.
- 扭矩密度和功率密度比率分别提高了2和5的因素.
- 拟议的设计实现了更好的空间利用,重量,尺寸和体积仅略有增加.
结论:
- 拟议的双模式超声波电机设计有效地提高了输出参数,特别是转速和扭矩.
- 整合圆柱形和平面曲模式为改善USM的扭矩和功率密度提供了可行的解决方案.
- 这种方法优化了空间利用,使其适合在紧的设计中要求高性能的应用.
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