U形直线超声电机结构设计

U型无铁芯直线电机是一种新型的直线电机结构，由于它没有铁芯，因此具有较高的功率密度和较低的惯性。

U型无铁芯直线电机的结构设计和电磁场仿真优化是其研究和应用的重要方面。

本文将从以下几个方面对U型无铁芯直线电机的结构设计和电磁场仿真优化进行探讨。

1. U型无铁芯直线电机的结构设计U型无铁芯直线电机的结构设计包括定子、滑块、导轨等部分。

在定子方面，需要考虑绕组的布置、绕组的参数选择、绕组的绝缘等问题。

滑块的设计需要考虑其材料、表面处理、导向方式等因素。

导轨的设计则需要考虑其刚度、平整度、表面硬度等方面。

在结构设计过程中，需要充分考虑U型无铁芯直线电机的整体性能和稳定性，尽可能减小机械振动和噪声，提高运行精度和可靠性。

2. U型无铁芯直线电机的电磁场仿真优化电磁场仿真是U型无铁芯直线电机设计和优化的重要工具。

通过电磁场仿真，可以分析磁场分布、磁通密度、电磁力等参数，从而优化绕组的布置、绕组的参数、磁路的设计等方面。

电磁场仿真还可以帮助分析电机的热场分布，从而优化散热结构，提高电机的工作效率和稳定性。

电磁场仿真还可以分析电机的电磁噪声，帮助减小电机的噪声水平，提高其工作环境的舒适性。

3. 结构设计与电磁场仿真的协同优化U型无铁芯直线电机的结构设计和电磁场仿真是相互关联、相互影响的。

在结构设计阶段，应充分考虑电磁场仿真的需求，为仿真分析提供准确的几何模型和材料参数；在电磁场仿真阶段，应结合结构设计的要求，对仿真结果进行综合分析和优化设计。

通过结构设计与电磁场仿真的协同优化，可以有效提高U型无铁芯直线电机的性能指标，优化其结构和工作参数，提高其整体竞争力和市场应用前景。

U型无铁芯直线电机的结构设计和电磁场仿真优化是其研究和应用的重要方面。

本文从结构设计、电磁场仿真和协同优化等方面进行了探讨，希望对相关领域的研究人员和工程师有所启发和帮助。

在未来的工作中，还可以进一步扩展研究内容，探索更多创新性的方法和技术，推动U型无铁芯直线电机的发展和应用。

第29卷第1期2021年1月Vol.29No.1Jan.2021光学精密工程Optics and Precision Engineering低压驱动V形直线超声电机的设计黄卫清，杨成龙，沈兆琛，薛昊东，安大伟*（广州大学机械与电气工程学院，广东广州510006）摘要：针对传统V形直线超声电机驱动电压较大、驱动电路复杂，在配合变压器驱动时不利于结构微型化的问题，提出了一种利用叠层压电陶瓷驱动的低压V形直线超声电机。

在对V形直线超声电机的运行机理进行理论分析的基础上，设计了基于叠层压电陶瓷的V形振子并进行了夹持装置的结构设计，进一步制作样机并开展了阻抗实验，测试了样机的外输出特性。

实验结果表明：电机的驱动频率位于36~38kHz，在37kHz，50Vpp的驱动电压激励下，其最大输出力为25.8N，最高空载速度为1.221m/s，可在低压驱动下输出大推力，直线超声电机的驱动性能得到了提高。

关键词：超声电机；直线电机；V形结构；低压驱动；振子设计中图分类号：TM359.4文献标识码：A doi：10.37188/OPE.20212901.0091Design of V-shaped linear ultrasonic motor driven with low-voltage HUANG Wei-qing，YANG Cheng-long，SHEN Zhao-chen，XUE Hao-dong，AN Da-wei*（School of Mechanical and Electrical Engineering，Guangzhou University，Guangzhou510006，China）*Corresponding author，E-mail：andavy@Abstract：To solve the problem of the high driving voltage of traditional V-shaped linear ultrasonic mo⁃tors，which results in a complex driving circuit and the disadvantage of structure miniaturization when matching with transformer driving，a low voltage driving V-shaped linear ultrasonic motor based on lami⁃nated piezoelectric ceramics was proposed.Based on the analysis of the working principle of the V-shaped linear ultrasonic motor，a V-shaped oscillator with laminated piezoelectric ceramics and a clamping device were designed.Finally，a prototype of the motor was fabricated，and the impedance and performance were measured.The experimental results show that the operating frequency of the motor is between36and38 kHz while under a driving voltage of50Vpp and37kHz，the maximum output force of the motor reaches 25.8N，and the maximum no-load velocity reaches1.221m/s.Key words：ultrasonic motor；linear motor；V-shaped structure；low voltage drive；vibrator design1引言压电直线电机具有定位和速度控制精度高、结构设计灵活，易实现装置的小型化和轻量化等特点，广泛应用于精密驱动等相关领域［1-3］。

超声线结构设计下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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超声波加工机床的结构设计与动力系统优化一、引言超声波加工机床是一种利用超声波振动进行加工的先进设备。

它具有精度高、效率高、能耗低等优点，因此在现代工业中得到了广泛应用。

本文将对超声波加工机床的结构设计与动力系统进行分析与优化，旨在进一步提高其加工质量和性能。

二、超声波加工机床的结构设计1. 传动系统设计超声波加工机床的传动系统是保证加工过程中能量传递和工具运动的关键部分。

采用传动系统可以将电机的转速转换为工作台或工具的运动速度。

传动系统的设计应保证其结构紧凑、刚性良好、传动效率高和稳定性强。

2. 悬挂系统设计超声波加工机床的悬挂系统用于支撑工具和工作台，使其在超声波振动下能够稳定运动。

悬挂系统应具备足够的刚性和稳定性，能够有效抵抗振动的影响。

同时，悬挂系统还应具备一定的调节能力，以适应不同加工任务的要求。

3. 结构刚度设计超声波加工机床在加工过程中需要承受较大的力和振动。

因此，其结构刚度设计至关重要。

合理的结构刚度设计可以提高加工精度，减小振动的影响，并降低设备的故障率和维修成本。

结构刚度设计需要考虑材料的选择、结构的合理性和加工工艺等因素。

三、超声波加工机床的动力系统优化1. 电机选择与匹配超声波加工机床的电机是动力系统的核心部分，对其性能和稳定性有重要影响。

电机的选择应根据加工机床的负载要求、工作条件和精度要求等因素进行选择。

同时，电机的匹配应保证其输出扭矩和速度与机床需求相匹配，以提高加工效率和精度。

2. 控制系统设计与优化超声波加工机床的控制系统对于保证加工过程的稳定性和精度至关重要。

控制系统应具备快速响应、精准调整和稳定运行的能力。

通过优化控制算法和调整控制参数，可以进一步提高加工机床的稳定性和控制精度。

3. 能源系统优化超声波加工机床的能源系统包括供电系统和能量转换系统两部分。

供电系统应能够稳定地为机床提供所需电能，以保证其正常运行。

能量转换系统应具备高效转换能量的能力，以提高能源利用率和机床的工作效率。

H形直线超声电机振子的结构分析及模态优化张健; 王笑竹; 何勍; 周港; 刘红光【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)025【总页数】8页(P183-190)【关键词】直线超声电机; H; 形压电振子; 有限元分析; 复合模态; 优化设计【作者】张健; 王笑竹; 何勍; 周港; 刘红光【作者单位】营口理工学院电气工程系营口 115014; 辽宁工业大学机械工程与自动化学院锦州121001【正文语种】中文【中图分类】TM359.9直线超声电机是一种利用压电陶瓷逆压电效应和弹性体超声振动的新型作动器，通过给压电陶瓷施加交流激励电压，激发定子弹性体中特定振动模态[1,2]。

电机主要由振子和动子两部分组成，振子是其核心部件[3]。

振子的结构对电机的输出性能有重要的影响[4]。

纵弯复合型超声电机的工作原理是通过控制输入信号实现在定子上同时激励出纵向振动和弯曲振动，通过纵弯振动耦合来驱动转子运动[5]。

现提出一种H形振子结构，利用梁的纵弯复合振动模态合成驱动点椭圆运动实现双侧力的输出。

驱动齿交替拨动驱动振子做直线运动，使电机振子在整体外形尺寸不显著增大的前提下，提高其驱动能力。

复合模态直线电机需要两模态谐振频率接近，以达到用同一频率激励两工作模态同时达到共振，简化驱动电路。

因此，如何实现振子的频率差最小化设计，是振子设计中的一个重要环节。

1 样机振子的结构方案1.1 振子材料的选取H形振子是利用两侧直梁的1阶交替伸缩振动模态和3阶非对称弯曲振动模态工作的，因此有必要分析梁的3阶弯曲振动和杆的1阶伸缩振动固有频率和长度的关系。

振子作为电机的驱动源，能量转换的核心部件，其材料的选择对电机的输出性能影响很大[6]。

通常根据电机的寿命、效率、成本、应用环境等要求进行选择，同时考虑材料加工性能、膨胀系数、成本等因素[7]。

由振动理论[8]可知，梁弯曲振动固有频率与直梁长度的关系式为(1)式(1)中：fBi、λi、l、E、I、ρ分别是直梁的固有频率、特征根、长度、弹性模量、截面惯性距、直梁单位长度的质量。

u型直线电机动子结构（原创实用版）目录1.引言2.U 型直线电机动子的概念与结构3.U 型直线电机动子的工作原理4.U 型直线电机动子的应用领域5.结论正文【引言】随着现代工业化进程的加速，高效、节能、环保的直线电机技术在各行各业中得到了广泛的应用。

其中，U 型直线电机动子作为一种重要的直线电机类型，在许多领域发挥着关键作用。

本文将详细介绍 U 型直线电机动子的结构、工作原理以及应用领域，帮助大家更深入地了解这一技术。

【U 型直线电机动子的概念与结构】U 型直线电机动子，顾名思义，是一种呈 U 型的直线电机结构。

它主要由两部分组成：一是直线电机的定子部分，通常由软磁材料制成，用于产生磁场；二是直线电机的动子部分，主要由导电材料制成，用于在磁场作用下产生电磁力，从而实现直线运动。

【U 型直线电机动子的工作原理】U 型直线电机动子的工作原理与普通直线电机相似。

当定子部分通电后，会在定子内产生磁场。

此时，动子部分在磁场作用下会产生电磁力，从而带动动子部分在定子内进行直线运动。

通过改变定子中电流的方向和大小，可以实现对动子运动的精确控制。

【U 型直线电机动子的应用领域】U 型直线电机动子在许多领域都有着广泛的应用，包括但不限于以下几个领域：1.工业自动化：U 型直线电机动子可以用于实现各种工业自动化设备的直线运动，如自动化生产线、搬运机器人等。

2.电子设备：U 型直线电机动子在电子设备中也有广泛应用，如打印机、扫描仪等设备中的直线运动部件。

3.医疗设备：在医疗设备中，U 型直线电机动子可以用于实现手术台的垂直移动等。

4.交通运输：在交通运输领域，U 型直线电机动子可以用于实现列车、电梯等设备的直线运动。

【结论】总的来说，U 型直线电机动子作为一种高效、节能的直线电机技术，在各行各业中都有着广泛的应用。

U型直线电机动子结构1. 引言U型直线电机动子结构是一种常见的电机结构，广泛应用于工业自动化、机械制造和精密仪器等领域。

本文将介绍U型直线电机动子结构的原理、构造、工作方式以及应用场景。

2. 原理U型直线电机动子结构是一种基于电磁力作用的电动机，其原理类似于传统的直线电机。

其基本原理是利用电流通过导线产生的磁场与固定磁场之间的相互作用，实现动子的直线运动。

3. 构造U型直线电机动子结构由磁场系统、动子系统和控制系统组成。

3.1 磁场系统磁场系统由永磁体和电磁线圈组成。

永磁体产生一个固定的磁场，而电磁线圈通过施加电流来产生一个可控制的磁场。

3.2 动子系统动子系统由导体、导轨和滑块组成。

导体通过电流流过，产生的电磁力与磁场系统中的磁场相互作用，从而实现直线运动。

导轨用于支撑和导向动子的运动，而滑块则连接导轨和动子，使其能够在导轨上平稳运动。

3.3 控制系统控制系统用于控制电流的大小和方向，从而控制动子的运动。

通常采用PID控制算法或者闭环控制系统来实现精确的位置和速度控制。

4. 工作方式U型直线电机动子结构的工作方式可以分为三个阶段：加速阶段、匀速阶段和减速阶段。

4.1 加速阶段在加速阶段，控制系统施加一个较大的电流，使动子受到一个较大的电磁力，从而加速运动。

4.2 匀速阶段在匀速阶段，控制系统调整电流的大小，使动子受到一个与摩擦力平衡的电磁力，从而保持匀速运动。

4.3 减速阶段在减速阶段，控制系统逐渐减小电流的大小，使动子受到一个逐渐减小的电磁力，从而减速运动直至停止。

5. 应用场景U型直线电机动子结构由于其结构简单、运动平稳、定位精度高等优点，在许多领域得到了广泛的应用。

5.1 工业自动化U型直线电机动子结构可以用于自动化生产线上的输送、定位和装配等任务，提高生产效率和精度。

5.2 机械制造U型直线电机动子结构可以应用于机床、数控机械等设备中，实现高精度的工件加工和定位。

5.3 精密仪器U型直线电机动子结构可以用于光学仪器、测量仪器等精密设备中，实现高精度的位置控制和调整。