超声电机是一种利用压电陶瓷逆压电效应制成的全新概念的电机,主要由定子、转子以及施加预压力的机构等部件构成。其中,斜齿式模态转换型超声电机是一种针对大力矩、单一旋向等特殊需求的超声电机。一般情况下,作为驱动力源的振动采用机电转换能力较高的纵振子来完成,因此模态转换型超声电机的转换效率较高,适于大功率输出。其基本工作原理是:利用压电材料的逆压电效应,将交流电信号转变成定子表面超声频率的机械纵向振动,借助于定子表面的斜齿与转子的相互压紧,诱发定子上的斜齿产生弹性变形,使斜齿端面质点产生椭圆运动,实现转子单方向旋转运动。该电机定子上的斜齿结构是实现纵弯振动模态转换的关键。本文以斜齿式超声电机为研究对象,利用ANSYS分析软件建立了带斜齿结构定子的有限元模型,对其进行了仿真分析,并探讨了定子的结构形状及几何尺寸对超声电机的振动模态、谐振频率的影响,为该类型电机的结构优化设计提供依据。
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