【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 超声电机；行波；双接触面；振子
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正文：

(a) 内圈固定振子的振动幅值                              (b) 外圈固定振子的振动幅值
图5 谐波分析振子振动幅值曲线图
由图5可知，外圈固定方式的振子最大振幅小于内圈固定方式的振子最大振幅，且由于固定方式的不同，外圈固定的振子径向尺寸比内圈固定的振子径向尺寸大；在内圈固定的三种振子中，(c)振子的径向尺寸最小，但是振动频率最高，振幅最小，且呈非线性振动；(b)振子的振幅最大，其径向尺寸亦最大；(a)振子较(b)振子的振幅小，但是两种粘贴方式的陶瓷片面积不同，施加在振子上的能量也就不同，因此还不能判定陶瓷片粘贴在驱动齿环外侧振子的振幅就大。
为此，本文进一步分析在(a)、(b)两种振子上施加相同能量时振幅幅值分布情况。为便于比较，(a)、(b)两个振子的径向尺寸、支撑厚度、齿高、压电陶瓷片厚度和面积取相同的值，在两个振子上施加相同幅值的激励电压，将产生相同的电能量^[3]。通过谐波分析，得到了两个振子的振动幅值曲线，如图6所示。从图中可以看出，振子径向尺寸相同的情况下，压电陶瓷片粘贴在驱动齿环内侧的振子振幅，相比陶瓷片粘贴在驱动齿环外侧的振子振幅较大。同时，压电陶瓷片粘贴在驱动齿环的内侧，振子的驱动齿环工作半径大，可获得较大的功率^[4]。

图6 陶瓷片粘贴方式不同的两种振子的振幅曲线
本文设计的双接触面环形振子，采用如图4(a)所示的结构，采用内圈支承方式，陶瓷片粘贴在驱动齿环的内侧，以达到增大电机输出转矩的目的。
3 结  论
本文分析了双接触面振子的工作原理，针对双接触面旋转行波超声电动机振子，利用ANSYS对不同结构形式的振子的输出振幅进行了谐波分析。谐波分析结果表明：
（1）内圈固定的振子结构，其振幅幅值大于外圈固定的振幅幅值；
（2）内圈固定的振子结构，外径相同时，压电陶瓷片贴于齿环内侧的振幅幅值大于贴于齿环外侧的振幅幅值；
（3）内圈固定、压电陶瓷片贴于齿环内侧的振子结构，可获得较大的功率。
上述结论对多接触面行波超声电机的优化设计、振子结构形式的选择具有一定的指导意义。
参考文献
< >M. Depenbrock. Direct Self-control (DSC) of Inverter-fed Induction Machine[J].IEEE Transactions on Power Electronics, 1998, 3(4).上羽貞行, 富川义郎 著. 杨志刚, 郑学伦 译. 超声波马达理论与应用[M]. 上海: 上海科学技术出版社. 1998.胡敏强, 金龙, 顾菊平. 超声波电机原理与设计[M]. 北京: 科学出版社, 2005.陈永校，郭吉丰．超声波电动机[M]．浙江：浙江大学出版社，1994. 

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