Improvements in the output power and accuracy of an ultrasonic stepping motor

超声波步进电机的输出功率和精度的改进

基本信息

  • 批准号:
    07650061
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This study was focused on the improvements of an ultrasonic stepping motor for its practical use. In this motor, a stepping motion is realized by shifting spatially the standing vibrations of a ring/disk stator.1) To support the stator firmly, a bending vibration mode of a disk with a nodal circle was introduced. An appropriate stator configuration was designed by Finite-Element-Method and made. We succeeded in fix the stator without reduction in vibration characteristics.2) An experimental investigation on the contact mechanism at the rotor/stator interface revealed that the accuracy of step position becomes high when the width of contact region is designed at a quarter wavelength of the stator vibration.3) A motor with 4.5 degree-step was designed and made being based on these new knowledge.4) A high speed operation algorithm for accurate positioning was developed, where a large step high spped coarse positioning and a small step fine positioning were used complementarily.It was clarified that the accuracy of the electrode pattern and the dimensions of the stator should be improved for much higher precision. A design for higher vibration amplitude is also important for larger mechanical output5) A principle of linear stepping motor was also proposed. A reversible stepping motion of 10 steps for 50 mm span was realized by exciting several bending vibration of a bar with different order.
本研究主要针对超音波步进马达进行改良,使其能实用化。在该电机中,步进运动是通过空间移动的环/盘定子的驻波振动实现的。1)为了牢固地支撑定子,引入了具有节圆的盘的弯曲振动模式。采用有限元法设计并制造了合适的定子结构。2)对转子/定子界面接触机理的实验研究表明,当接触区宽度设计在定子振动的四分之一波长处时,步进位置的精度较高。3)基于这些新知识,设计并制造了4.5 °步进电机。4)提出了一种大步长高速粗定位与小步长精定位相结合的精确定位高速运算算法,并阐明了要提高定位精度,必须提高电极图形和定子尺寸的精度。5)提出了直线步进电机的工作原理。通过激励杆的多阶弯曲振动,实现了跨度为50 mm的10步可逆步进运动。

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)
T.Maezawa, K.Nakamura and S.Ueha: "An investigation for improving the accuracy of the stepping angle, -Characteristics of an ultrasonic stepping motor (II) - (in Japanese)" Proc.Annual Spring Meeting of Jpn., Soc.Acoust.Vol.2. 1091-1092 (1997)
T.Maezawa、K.Nakamura 和 S.Ueha:“提高步进角度精度的研究,-超声波步进电机的特性 (II) -(日语)”Proc.Annual Spring Meeting of Jpn., Soc
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
真金、中村、上羽: "超音波ステッピングリニアモータの試作" 日本音響学会平成8年春季研究発表会講演論文集. II. 953-954 (1996)
Makane,Nakamura,Ueba:“超声波步进线性电机的原型”日本声学学会 1996 年春季会议记录 II 953-954。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Nakamura et al.: "Ultrasonic Stepping Motor using Spatially Shifted Standing Waves" IEEE Trans. on UFFC. (印刷中). (1997)
K. Nakamura 等人:“使用空间移动驻波的超声波步进电机”IEEE Trans,关于 UFFC(1997 年出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
前澤貴之,中村健太郎,上羽貞行: "ステップ精度の向上に関する研究(超音波ステッピングモータの諸特性(III))" 日本音響学会平成9年春季講演論文集. 1091-1092 (1997)
Takayuki Maezawa、Kentaro Nakamura、Sadayuki Ueba:“提高步进精度的研究(超声波步进电机的各种特性(III))”日本声学学会1997年春季讲座论文集1091-1092(1997)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
真金文雅,中村健太郎,上羽貞行: "リニア型超音波ステッピングモータの試作" 日本音響学会平成8年春季講演論文集. 2. 953-954 (1996)
Bunmasa Makane、Kentaro Nakamura、Sadayuki Ueba:“线性超声波步进电机的原型”日本声学学会 1996 年春季讲座论文集 2. 953-954 (1996)。
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