盘型声流超声电机驱动机理分析及实验研究

摘要

针对传统超声电机定子与转子表面存在严重摩擦磨损导致系统性能降低的问题，提出了一种新型非接触悬浮式声流超声电机。该电机结构紧凑，能够利用声悬浮原理实现定子和转子的非接触驱动，消除传统超声电机存在的严重摩擦磨损。基于连续性方程，建立了悬浮间隙介质流体分析模型，并采用有限元法进行求解。搭建实验台进行转动特性测试实验，分析了新型电机的工作机理，研究了不同槽型及运转状态下的声流分布。研究结果表明：转子表面刻槽导致间隙内圆周方向产生了压力梯度，进而形成了驱动转子的转矩；随着驱动电压升高，定子盘的振动幅值及转子转速均增大，当驱动电压为1 430 V时，定子盘振动幅值为9.8μm,转子转速达到74 r·min^-1;相较于光滑转子，刻槽型转子在槽域附近的声流场发生了明显改变。此研究可为非接触超声电机的研究提供参考，也能进一步扩展超声电机的应用领域。

关键词

超声电机 / 声流 / 非接触悬浮 / 声悬浮

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52205222); 国家重点研发计划资助项目(2022YFB3402704); 中国博士后科学基金资助项目(2021M692913)