定子尺寸与电机结构

第四章 定子尺寸与电机结构设计本章主要讨论定子的结构及其材料和压电陶瓷选取，从而根据公式确定定子的尺寸结构，由于在同一种材料中纵向振动的声速与弯曲振动的声速不同，且弯曲振动的声速还与频率有关。为了保证

第四章定子尺寸与电机结构设计 本章主要讨论定子的结构及其材料和压电陶瓷选取，从而根据公式确定定子 的尺寸结构，由于在同一种材料中纵向振动的声速与弯曲振动的声速不同，且弯 曲振动的声速还与频率有关。为了保证两种振动模式在高频信号激励下能同时处 于共振状态在设计的过程中也尽量的考虑纵振与弯振的频率兼并问题；在定子尺 寸确定之后设计了几种不同结构的电机。 4.1 电机定子部分设计 [56] 4.1.1. 纵弯复合模式换能器的设计原理 ,, 一维结构的纵弯换能器中有两组陶瓷片一组产生纵振动一组产生弯曲振 .1.1,3(); 动本文研究的换能器结构如图所示部分为陶瓷片箭头表示极化方向 2,4,. 部分为前后盖板换能器关于中心面对称产生纵振动和产生弯曲振动的陶 , 瓷片在电端上并联以便获得较高的激励电压。 弯曲振动方程，细棒弯曲振动的波动方程为： (4-1) ,y;r;E;(1): 式中为振动位移为回转半径为杨氏模量ρ为振子材料密度。式的通解为 4-2 （） ; 式中为激励电压频率为纵波速度。 ,,,,.,.,chmxcosmx,,y() 把波动方程的通解应用于压电陶瓷片由于换能器关于中心对称可考虑用偶对称振动模式即振动位移关于中心对称的振动模式不用奇对称振动模式奇振动模式的中心为节面难以激发横向振动在偶对称振动模式中只有含和的项存在所以压电陶瓷片的振动位移为略去时间因子 1 4-3 （） ,,S 式中；为陶瓷片中纵波波速，因为压电陶瓷存在压电效应可用代替杨氏模量弯曲振动的应变为 3 4-4 （） zy 式中为陶瓷片上任意一点到中性面的距离，为横向位移。 纵向力相对于中性面产生的弯矩为 (4-5) (4-6) 由压电方程：， ,(4-7) 给出从而有 4-1 图纵弯复合换能器的几何示意图