Development of Linear Drive System by Ultrasonic Vibration

超声波振动线性驱动系统的开发

基本信息

  • 批准号:
    01850052
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1989
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1989 至 1990
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research focuses on the performance of Linear Ultrasonic Motor (LUSM) in which a slider moves straightly on a transfer beam driven by flexural traveling waves. This LUSM has two piezo-electric transducers at both ends of the beam which independently actuate as a vibrator and a controller respectively. This research proposes an active control method to determine the optimal excitation conditions of traveling waves and analyzes theoretically and experimentally the performance of Linear Ultrasonic Motor under this control approach. From this study the following conclusions can be obtained.(1) The active control method is an effective control approach to generate traveling waves on the transfer beam. There is a good agreement between theoretical and experimental results.(2) The characteristics of slider dynamical motion and forces are examined by this experimental set-up. The actuating force is proportional to the normal force between the slider and the transfer beam which is excited 2 - 3 micrometers in amplitude. This is sensitive to the materials of contact surface of the slider and the beam.(3) The efficiency proportionally increases with the exciting frequency. According to the theoretical simulation on the efficiency, the alternative exciting method in which the slider is excited instead of the transfer beam shows ten times higher energy efficiency than the beam exciting method.Linear Ultrasonic Motors are in the initial stage of theoretical and experimental research and further investigation to improve its performances is needed for the practical application.
本研究主要针对直线超音波马达的特性进行探讨,其中马达的滑块是以弯曲行波来驱动,而马达的滑块则是在一个转换梁上作直线运动。该LUSM在梁的两端具有两个压电换能器,其分别独立地作为振动器和控制器致动。本文提出了一种主动控制方法来确定行波的最佳激励条件,并从理论和实验上分析了这种控制方法下直线超声电机的性能。从这项研究中可以得出以下结论。(1)主动控制方法是在转换梁上产生行波的一种有效控制方法。理论和实验结果吻合较好。(2)利用该实验装置研究了滑块的动态运动和受力特性。致动力与滑块和传送梁之间的法向力成比例,该法向力的振幅为2 - 3微米。这对滑块和梁的接触表面的材料敏感。(3)效率随激励频率成比例地增加。通过对效率的理论模拟,发现用滑块代替传递梁的交替激励方式比梁激励方式的能量效率高10倍以上。直线超声电机的理论和实验研究尚处于起步阶段,其性能有待于进一步的研究以提高其实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
永井,山田,遠藤,成毛: "進行波形リニア超音波モ-タの試作研究" 第2回ロボティクス・自動化システムシンポジウム 計測自動制御学会 4,1990. (1990)
Nagai、Yamada、Endo、Naruke:“行波直线超声波电机的原型研究”第 2 届机器人与自动化系统研讨会仪器与控制工程师协会 4,1990 年。(1990 年)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
永井正夫,日比浩一,山田敏夫: "進行波形リニア超音波モ-タの基礎特性(進行波の励振とシミュレ-ション)" 電気学会,リニアドライブ研究会資料. LD. (1989)
Masao Nagai、Koichi Hibi、Toshio Yamada:“行波线性超声波电机的基本特性(行波的激励和模拟)”日本电气工程师学会,线性驱动研究组材料(1989)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
永井,日比,山田: "進行波形リニア超音波モ-タの基礎研究 (第1報;進行波の生成と簡易シミュレ-ション)" 第1回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム 日本機械学会 6,1989. (1989)
Nagai、Hibi、Yamada:“行波线性超声波电机的基础研究(第 1 次报告;行波生成和简单模拟)”第 1 届电磁力相关动力学研讨会日本机械工程师学会 6,1989 (1989)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
永井,山田,遠藤: "進行波形リニア超音波モ-タの基礎研究 (第2版:超音波振動と駆動特性)" 第2回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム 電気学会 6,1990. (1990)
Nagai、Yamada、Endo:“行波线性超声波电机的基础研究(第 2 版:超声波振动和驱动特性)”第 2 届电磁力相关动力学研讨会 IEEJ 6,1990。(1990)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Nagai,N.Endo and T.Yamada: "Fundamental Characteristics of Linear Ultrasonic Motor Driven by Travelling Wave." Proc.of IEEE Workshop on Intelligent Motion Control,Istanbuhl,Turkey 8,1990.(1990)
M.Nagai、N.Endo 和 T.Yamada:“行波驱动线性超声波电机的基本特性”。
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  • 资助金额:
    $ 2.43万
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