A single vibration mode tubular piezoelectric ultrasonic motor

He S.; Chiarot P.R.; Park S.

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A single vibration mode tubular piezoelectric ultrasonic motor

机译：单振动模式管状压电超声波马达

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A novel tubular ultrasonic motor is presented that uses only a single vibration bending mode of a piezoelectric tube to generate rotation. When the piezoelectric tube bends, the diagonal motion of points on selected areas at the ends of the tube generates forces with tangential components along the same circumferential direction, driving the rotors to rotate. Bi-directional motion is achieved by simply switching the direction of bending. Because only one vibration mode is used, the motor requires only one driving signal and no vibration mode coupling is needed, simplifying the design, fabrication, assembly, and operation of the device. Two prototypes [one with cut-in lead zirconate titanate (PZT) teeth and one with added metal teeth] were built and tested using PZT tubes available to the authors. The tubes have an outside diameter of 6.6 mm, inner diameter of 5.0 mm, and length of 25.4 mm. The working frequencies of the two motors are 27.6 and 23.5 kHz. The motors achieved a maximum no-load speed of 400 rpm and a stall torque of 300 ;C;Nu000b7;m.

机译：提出了一种新颖的管状超声马达，其仅使用压电管的单个振动弯曲模式来产生旋转。当压电管弯曲时，在管端部选定区域上的点的对角运动会沿相同的圆周方向产生具有切向分量的力，从而驱动转子旋转。双向运动可通过简单地切换弯曲方向来实现。由于仅使用一种振动模式，因此电动机仅需要一个驱动信号，并且不需要耦合振动模式，从而简化了设备的设计，制造，组装和操作。制作了两个原型[一个带有切入的钛酸锆钛酸铅（PZT）牙齿，另一个带有添加的金属牙齿]，并使用作者可用的PZT管进行了测试。这些管的外径为6.6毫米，内径为5.0毫米，长度为25.4毫米。两台电动机的工作频率分别为27.6和23.5 kHz。电机的最大空载速度为400 rpm，失速扭矩为300; C; Nu000b7; m。

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来源
《Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on》 |2011年第5期|p.1049-1061|共13页
作者
He S.; Chiarot P.R.; Park S.;
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作者单位

Senior Member;

Department of Mechanical and Industrial Engineering, Ryerson University, Toronto, ON, Canada;

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