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超声波发电机组的常见结构

发布日期:2018/10/29 9:40:38 Tags: 发电机出租 发电机租赁  



超声波发电机组的工作原理简单,应用结构灵活。目前已研制出了多种多样的超声波发电机组,下面介绍几种常见结构。

1.环状或盘式行波型超声波发电机组

环状超声波发电机组的结构,它是由底部黏接着压电陶瓷元件的环状定子和环状转子构成。对极化后的压电陶瓷元件施加一定的高频交变电压后,会在定子弹性体中形成沿圆周方向的弯曲行波。对定、转子施加一定的预压力,转子受到与行波传播方向相反的摩擦力作用而连续转动,定子上的齿槽用于改善电机的工作性能。在实际电机中,为增大摩擦力,还需要在转子上再黏接一层摩擦材料。由于其外形扁平,也有人称之为盘式行波型超声波发电机组。

2.直线式行波型超声波发电机组

直线式行波型超声波发电机组也需要形成单向行波,从理论上讲,只有在无限长的直梁E才能形成纯行波。实际应用于有限长直梁时,利用两个Langevi。压电换能器(又称为压电振子)分别作为激振器和吸振器,当吸振器能很好地吸收激振器端传来的振动波时,有限长直梁似乎变成了一根半无限长梁,这时,在直梁中形成单向行波,驱动滑块作直线运动。当互换激振器与吸振器的位置时,形成反向行波,实现反向运动。

把金属两端焊接起来形成田径跑道状的定子轨道,并在上面设置具有压紧装置的移动体(滑块)。压电陶瓷片黏在导轨的背面,通过两相时间、空间互差90°电角度的压电陶瓷横向伸缩,在封闭的弹性导轨中激发出由两个同频驻波叠加而成的行波,以此驱动压紧在导轨上的滑块做直线运动。

3.驻波型超声波发电机组

楔形驻波型超声波发电机组结构,它由Langevin振子(兰杰文振子,其结构是两片压电元件由两块金属体夹持,并用螺栓紧固为一体)、振子前端的楔形振动片和转子三部分组成。振子的端面沿长度方向振动,楔形结构振动片的前端面与转子表面稍微倾斜接触(夹角为θ),诱发振动片前端产生向上运动的分量,产生横向共振,纵横振动合成的结果,使振动片前端质点的运动轨迹近似为椭圆。振动片向上运动时,振动片与转子接触处的摩擦力驱动转子运动;向下运动时,脱离接触,没有运动的传递,转子依靠其惯性保持方向向上的运动状态。这种电机设计简单,但存在两个缺点:在振动片与转子接触处磨损严重;转子转速较难控制,仅能单方向旋转。

驻波超声波发电机组,它采用机械扭转连接器取代了楔形振动片,借助扭转连接器将压电振子产生的纵向振动诱发出扭转振动,两种振动在扭转连接器前端合成质点椭圆运动轨迹,驱动转子旋转。这种电机转速达到120 r/min,输出转矩1.3 N·m,能量转换效率为80%,超过传统电磁型电机。

驻波型超声波发电机组是利用在弹性体内激发的驻波来驱动移动体移动。但是,单一的驻波并不能传递能量,因为弹性体表面质点作同相振动。因而,驻波型超声波发电机组通过激发并合成相互垂直的两个驻波,使得弹性体表面质点作椭圆振动,直接或间接地驱动移动体运动而输出能量。

根据激励两个驻波振动的方式不同,驻波型超声波发电机组可分为纵扭振动复合型和模态转换型两种。模态转换型仅有一个压电振子激发某一方向的振动,再通过一个机械转换振子同时诱发与其垂直的振动,二者合成弹性体表面质点的椭圆振动轨迹,驱动移动体运动。超声波发电机组都属于模态转换型。纵扭复合型超声波发电机组则是采用两个独立的压电振子分别激发互相垂直的两个驻波振动,合成弹性体表面质点的椭圆振动轨迹。发电机出租