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研究生:周上傑
研究生(外文):Shang-Chieh Chou
論文名稱:新型直線式行進波超音波馬達之設計與分析
論文名稱(外文):Design and analysis of a new linear traveling wave ultrasonic motor
指導教授:鍾添東鍾添東引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:機械工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:行進波有限元素法壓電致動器超音波馬達
外文關鍵詞:piezoelectric actuatorsfinite element methodtraveling waveultrasonic motor
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本文提出一新型直線式行進波超音波馬達。首先提出一新型超音波馬達架構,包含一定子與一轉子。而其中定子經過特殊設計後形狀為細長形並含有少數的腳,且可由四個壓電致動器(Piezoelectric actuator)激發出行進波形式之變形。經由壓電致動器激發後之反應可以尤拉樑(Euler beam)模擬以確認其行進波形式變形之形成。為了得到適當的尺寸,故利用有限元素法分析定子之穩態反應與暫態反應。最後製造出超音波馬達初型以供量測特性並與分析結果比較,結果顯示設計與分析結果均為正確。
The thesis develops a new linear traveling wave ultrasonic motor (USM). First, the configuration of the new linear motor is proposed. The motor consists of a stator and a rotor, and the stator is specially designed such that the traveling wave of the stator can be excited through the piezoelectric actuators. The stator is designed as a long thin plate with few legs. When driven by the piezoelectric actuators, the responses of the stator can be predicted by simulating the stator as an Euler beam. In order to decide suitable dimensions of the stator and its legs, the harmonic and transient responses of the stator are also calculated by the finite element method. Finally, the prototype of the new design is built to measure the characteristics of the motor and compared to the analytical predictions. The measured results show the correctness of the proposed design and analysis methods.
誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
符號說明 ix

第一章 緒論 1
1.1 簡介 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機與目的 10
1.4 研究方法 11
1.5 論文大綱介紹 11

第二章 超音波馬達定子設計相關理論 13
2.1 壓電性質與運作原理 13
2.2 壓電材料之種類與限制 15
2.3 壓電材料之電學與力學關係 16
2.4 尤拉樑之統御方程式 18
2.5 模態疊加法 19
2.6 壓電材料與金屬材料之力學分析 21

第三章 新型直線式行進波超音波馬達之設計 23
3.1 設計原理 21
3.2 定子之運動方程式圖形解 27
3.3 測試平台與轉子之設計 29

第四章 超音波馬達之有限元素分析 35
4.1 分析流程 35
4.2 壓電材料之穩態分析 38
4.3 環狀超音波馬達之穩態分析 41
4.4 新型超音波馬達定子之穩態與暫態分析 44

第五章 初型製作與性能量測 53
5.1 測試平台架設 53
5.2 測試結果 58

第六章 結論 65
參考文獻 67
附錄A 環狀超音波馬達諧和分析使用手冊 69
附錄B 新型直線式行進波超音波馬達定子Lisp程式使用手冊 79
附錄C 環狀超音波馬達諧和分析使用手冊 85
附錄D 新型超音波馬達定子諧和分析使用手冊 89
附錄E 新型超音波馬達定子暫態分析使用手冊 93
作者簡歷 101
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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