Projeto e simulação do estator do motor ultrassônico linear micrométrico multipata

WANG Dazhi ,  

YANG Mingluo ,  

WANG Fengshu ,  

LI Zefei ,  

DUAN Yu ,  

LIANG Shiwen ,  

KONG Lingjie ,  

CAI Yiru ,  

YANG Xinlong ,  

ZHANG Zetian ,  

TANG Bin ,  

摘要

Foi proposto um motor ultrassônico linear micrométrico multipata baseado no modo de vibração de flexão única para atender às demandas de aplicações com espaço reduzido, baixa tensão e grande força motriz. A estrutura do estator foi projetada conforme o princípio de funcionamento do motor ultrassônico, utilizando o software de elementos finitos ANSYS Workbench para estabelecer um modelo de simulação dinâmica do estator, realizar a otimização estrutural e análise dinâmica, determinando as dimensões finais do estator em 8 mm × 1 mm × 0,6 mm. As frequências de ressonância dos modos B3 e B4 medidas no estator apresentaram erros de 6,99% e 5,46%, respectivamente, em comparação com a simulação. Por fim, foi estabelecido um modelo de contato não linear de simulação entre o estator e o rotor para validar a viabilidade da condução bidirecional do motor ultrassônico. Foi montado um dispositivo de teste de desempenho de condução do motor ultrassônico linear micrométrico. Os resultados experimentais mostraram que, com uma tensão de acionamento de 60 Vpp, a velocidade máxima sem carga foi de 53,3 mm/s, a carga máxima foi de 43,3 mN e a relação empuxo-peso atingiu 280. Este motor ultrassônico micrométrico apresenta um princípio viável, estrutura simples e compacta, possui bom desempenho de saída e tem amplas perspectivas de aplicação em campos de acionamentos precisos, como sistemas ópticos, sistemas de posicionamento de precisão e terminais móveis.

关键词

motor ultrassônico micrométrico;onda estacionária;simulação dinâmica;características vibratórias

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