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研究生:黃凱麟
研究生(外文):Huang, Kai-Lin
論文名稱:小型壓電馬達之研究及其應用
論文名稱(外文):Research and Application of the Small-Scale Piezoelectric Motor
指導教授:陳維方陳維方引用關係周卓明周卓明引用關係
指導教授(外文):Chen, Wei-FangJou, Jwo-Ming
學位類別:碩士
校院名稱:遠東技術學院
系所名稱:機械研究所
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:壓電馬達壓電軌道車壓電定子轉子前輪驅動後輪驅動
外文關鍵詞:piezoelectric motorpiezoelectric motor-trolleypiezoelectric statorrotorfront wheel drivingrear wheel driving
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本論文主要是在探討一種小型壓電馬達,其係由壓電定子、轉子、軸承、墊片、彈性體與螺絲等元件所組成。使用該小型壓電馬達製做成壓電軌道車,藉此來測試小型壓電馬達之性能。而該壓電軌道車係由小型壓電馬達、前輪組、後輪組、固定裝置與電路線等元件所構成。從模擬結果可以發現,壓電定子的自由端運動軌道是一個橢圓軌跡,而且它的大小和運動方向取決於施加的電壓大小與訊號的相位。其中該壓電軌道車在供應電壓、驅動頻率與相位差等驅動條件下,將輸入電壓透過壓電定子轉變成旋轉量,可以自由來回行駛軌道上。壓電軌道車的尺寸與淨重分別是100mm×35mm×17mm與30克重。在100Vp-p 驅動電壓、51kHz 驅動頻率與淨重之條件下,其最大行駛速度為261mm/sec。在此行駛速度之條件下,其最大荷重為145克重。另外,該壓電軌道車之後輪驅動平均行駛速度為前輪驅動平均行駛速度的1.09倍。
In this paper, a small-scale piezoelectric motor, which was made up by the piezoelectric stator, rotor, gear, spacer, elastomer, nut and screw was described. This small-scale piezoelectric motor was used in the piezoelectric motor-trolley to test the performance of the small-scale piezoelectric motor. The miniature piezoelectric motor-trolley was made by piezoelectric motor, front wheel group, rear wheel group, fixing device, loading platform and circuit wires. The piezoelectric motor-trolley could go freely on the track by applying voltage, driving frequency and different phases angle. Its dimensions and net weight were 100mm×35mm×17mm and 30gw. The maximum travel speed was 261mm/sec under 100Vp-p driving voltage, 51kHz driving frequency and net weight. In addition, under the condiction of having 100Vp-p driving voltage, 51kHz driving frequency and 122mm/s, the maximum loading was 145gw. The average travel speed of the rear wheel driving was higher than the front wheel driving by about 1.09 times.
目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 XI
符號表 XII
第一章 緒論 1
1-1研究動機與目的 1
1-2文獻探討 1
第二章 壓電馬達組成與操作原理 8
2-1設計 8
2-2製作過程與組裝 18
2-3操作原理 24
第三章模擬分析 27
3-1壓電定子模擬流程 27
3-2壓電定子建模 28
3-3模態分析 37
3-4壓電定子穩態分析 39
第四章 實驗 49
4-1架構與儀器 49
4-2實驗流程 53
第五章 結果與討論 54
5-1模擬結果 54
5-2量測結果 56
5-3實驗結果 58
第六章結論與建議 60
6-1結論 60
6-2建議 60
參考資料 62
附錄A 66
附錄B 75
附錄C 76
作者簡介 78
[1].Burhanettin Koc, Serra Cagatay and Kenji Uchino, ”A Piezoelectric Motor Using Two Orthogonal Bending Modes of a Hollow Cylinder,” IEEE Transaction on Ultransonics, Ferroelectircs and Frequency Control, Vol. 49, No. 4, pp. 495-499, 2002.
[2].Serra Cagatay, Burhanettin Koc and Kenji Uchino, ”A 1.6-mm, Metal Tube Ultrasonic Motor,” IEEE Transaction on Ultransonics, Ferroelectircs and Frequency Control, Vol. 50, No. 7, pp. 782-786, 2003.
[3].Takeshi Morita, Minoru Kuribayashi Kurosawa and Toshiro Higuchi, ”Cylindrical Micro Ultrasonic Motor Utilizing Bulk Lead Zirconate Titanate (PZT)”, Jpn. J. Appl. Phys. , Vol. 38, pp. 3347-3350, 1999.
[4].Shuxiang Dong, Siak P. Lim, Kwork H. Lee, Jingdong Zhang, Leong C. Lim and Kenjin Uchino, “Piezoelectric Ultrasonic Micromotor with 1.5 mm Diameter,” IEEE Transaction on Ultransonics, Ferroelectircs and Frequency Control, Vol. 50, No. 4, pp. 361-367, 2003.
[5].T. Kanda, A. Makino, K. Suzumori, T. Morita and M. K. Kurosawa, ”A Cylindrical Micro Ultrasonic Motor using a Micro-machined Bulk Piezoelectric Transducer,” IEEE Ultrasonic Symposium, pp. 1298-1301, 2004.
[6].Oleksiy Vyshnevskyy, sergej Kovalev and Jan Mehner, ” Coupled Tangential-Axial Resonant Modes of Piezoelectric Hollow Cylinders and Their Application in Ultrasonic Motors,” IEEE Transaction on Ultransonics, Ferroelectircs and Frequency Control, Vol. 52, No. 1, pp. 31-36, 2005.
[7].Chang-Bun Yoon, Gun-Tae Park, Hyoun-Ee Kim and Jungho Ryu, ” Piezoelectric ultrasonic motor by co-extrusion process,” Sensors & Actuators: A. Physical, Vol. 121, Issue. 2, pp. 515-519, 2005.
[8].Güngör Bal and Erdal Bekiroğlu, ”A highly effective load adaptive servo drive system for speed control of travelling-wave ultrasonic motor,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 20, No. 5, pp. 1143-1149, 2005.
[9].Simone Pirrotta, Rosario Sinatra and Alberto Meschini, “Evaluation of the effect of preload force on resonance frequencies for a traveling wave ultrasonic motor,” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 53, No. 4, pp. 746-753, 2006.
[10].K. T. Chau, Bin Shi, Min-Qiang Hu, Long Jin and Ying Fan, “Microstepping Control of Ultrasonic Stepping Motors,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 42, No. 2, pp. 436-442, 2006
[11].Minqiang Hu, Zhike Xu, Long Jin and Xinjian Wang, “Performance Simulation of Traveling Wave Type Ultrasonic Motor,” IEEE, Electrical Machines and Systems, 2005. ICEMS 2005. Proceedings of the Eighth International Conference on, Vol. 3, pp. 2052-2055, 2005.
[12].Mo Yueping, Hu Minqiang, Jin Long and Xu Zhike, “The Effect of Vibration Mode on Ultrasonic Motor's Operation Performance,” IEEE, Electrical Machines and Systems, 2005. ICEMS 2005. Proceedings of the Eighth International Conference on, Vol. 1, pp. 714-717, 2005.
[13].Rong-Jong Wai, Senior Member and Ching-Hsiang Tu, “Adaptive Grey Control for Hybrid Resonant Driving Linear Piezoelectric Ceramic Motor,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 2, pp. 640-656, 2006.
[14].Faa-Jeng Lin, Rong-Jong Wai, Kuo-Kai Shyu, and Tsih-Ming Liu, “Recurrent Fuzzy Neural Network Control for Piezoelectric Ceramic Linear Ultrasonic Motor Drive,” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 48, No. 41, pp. 900-913, 2001.
[15].Ya-Fu Peng, Rong-Jong Wai and Chih-Min Lin, “Implementation of LLCC-Resonant Driving Circuit and Adaptive CMAC Neural Network Control for Linear Piezoelectric Ceramic Motor,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 51, No. 1, pp. 35-48, 2004.
[16].Rong-Jong Wai, Chih-Min Lin and Ya-Fu Peng, “Adaptive Hybrid Control for Linear Piezoelectric Ceramic Motor Drive Using Diagonal Recurrent CMAC Network,” IEEE Transactions on Neural Networks, Vol. 15, No. 6, pp. 1491-1506, 2004.
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1. 李瓊莉。〈經濟安全概念在亞太地區的發展〉,《問題與研究》,第37卷,第2期,(1998年2月),頁21-35。
2. 李瓊莉。〈當前美國亞太政策中的“經濟安全”〉,《問題與研究》,第36卷,第4期,(1997年4月),頁15-28。
3. 李酉潭、張孝評。〈民主化與台海和平之分析〉《問題與研究》。第四十三卷第四期,民國九十三年七、八月,頁1~34。
4. 宋東。〈全球化第三波海嘯來襲:世界是平的〉《天下雜誌》。第328期,2005年8月1日。。頁106~115。
5. 江啟臣。〈全球化與國家在政治經濟上之角色:舊劇本與新爭論〉。《國際關係學報》,第十六期。
6. 石計生。〈資訊社會與社會學理論-一個馬克思主義論述傳統與批判〉。《當代雜誌》,第171期(民國2001年11月)。
7. 王志仁。「第四波資訊革命」,《天下雜誌》,(1999年4月)。
8. 張亞中。〈論兩岸治理〉《問題與研究》,第42卷第6期,2003年11、12月。
9. 陳森吉。〈科技知識改變人類社會〉。《新世紀智庫論壇》,第12期(2000年12月)。
10. 彭慧鸞。〈資訊時代國際關係理論與實務之研究〉。《問題與研究》,第39卷第5期 (2000年5月)。
11. 曾淑芬、謝豫立。〈資訊社會、全球化經濟與福利國家〉。《當代雜誌》,第171期(2001年11月)。
12. 辜樹仁。〈二零二五大趨勢:七大革命驅動未來〉,《天下雜誌》(第328期,2005年8月,頁46~55。
13. 萬仞。〈資訊—革命、時代、戰爭〉。《國防雜誌》,第十三卷第十期。
14. 賴鼎銘、葉乃靜。〈資訊社會的迷思及其批判〉。《圖書館學與資訊科學》,第24卷第1期。
15. 魏澤民、林志昶。〈資訊時代的國際關係圖像:以Internet為例〉。《展望與探索》,第2卷第2期 (2004年2月)。