In this paper, we studied the properties of small-size disk-type ultrasonic motor using travelling wave for the application to the precise control robotic joint motor and fabricated it. The diameter of the ultrasonic motor fabricated was 13mm. Also, the piezoelectric vibrator was constructed by piezoelectric ceramic and elastic material. The piezoelectric ceramic was composed to PZ-PT-PMN which was shown the high electromechanical stability under high vibration level and stainless steel was used as the elastic material in which configuration was disk-type. To conform the capability of application to robotic motor, we measured the change of rotational speed according to applied voltage and applied frequency. As the results, the small-size disk-type ultrasonic motor was able to fabricate, and the revolution speed was 350 (rpm) when input voltage was 55 (Vrms) and applied frequency 160.4 IkHz] under pre-load.
Piezoelectric motors have been successfully developed for various applications like autofocus drives in camera lenses and handling equipment for high-accuracy positioning. In this paper, the travelling-wave motor which used in the camera lense, using bending vibration of a ring was studied. The basic structure of the motor is same but we suggested a few parameters for considering their design. The parameter is different from sine and cosine region of the voltage of the ceramic surface, displacement according to the wave number difference, and the phase difference. Same size of ceramics and aluminium ring were used for the stator. As a result, the displacement is dependent on the wave number.
This paper is a study on a linear ultrasonic motor with a first longitudinal$(L_1)$ and fourth bending $(B_4)$ double-mode rectangular plate. The stator vibrator is composed of an elastic material plate and of a piezo-ceramic element having a motion by electrical excitation. Each strain vector differs by $90^{\circ}$ generate travelling wave with the elliptical displacement motion of a point on the surface. To magnify displacement of longitudinal direction in elliptical displacement motion, the motor has a mechanism of the.displacement enlargement. In this paper, the vibration shape of the stator is simulated using the finite element method. A detailed model considered of the piezoelectric effect and of the exact geometry of the stator is used to calculate the displacement. The position of displacement mechanism is decided by the maximum displacement.
The conventional ultrasonic linear motors developed so far utilize a standing wave and are of a pi-type or a hybrid transducer type structure. Traveling wave type bi-direction linear motors have not been developed yet. This paper describes design of a new bi-directional ultrasonic linear motor working by means of a traveling wave. With the finite element method we design and verify validity of the new structure. And we determine its optimal structure size of design variables material and boundary conditions for proper generation of the traveling wave.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제10권5호
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pp.156-160
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2009
In an ultrasonic motor, a piezoelectric ceramic material forms the active element which vibrates the stator, thus initiating the rotational motion. In the operation of ultrasonic motors, many factors exist that can affect the resonance characteristics of the piezoelectric ceramic component. For examples, these factors are the bonding conditions with the piezoelectric element, the magnitude of the input voltage, the normal force in the frictional drive and the emission of heat due to vibration and friction etc. Therefore, it is important to research properly the inclination for variation of piezoelectric ceramics in the circumstance where complex elements are involved. In this paper, we focus on the analysis of the resonance characteristics of an ultrasonic motor as a function of the magnitude of the input voltage and the normal force.
The piezoelectric ceramic is attached between 'L' type guide and 'L' type stator, This motor has rotary motion which is operated by longitudinal and bending mode. The basic structure of the two kinds of type motor that called one stator motor, two stator motor is same but we suggested a few parameters for considering their stator design and characteristics. As a result, the two stator type motor is much more useful than one stator type motor for hi-direction rotation.
In this paper, we studied the properties of small-size disk-type ultrasonic motor using travelling wave for the application to the precise control robotic joint motor and fabricated it. The diameter of the ultrasonic motor fabricated was 13mm. Also, the piezoelectric vibrator was constructed by piezoelectric ceramic and elastic material. The piezoelectric ceramic was composed to PZ-PT-PMN which was shown the high electromechanical stability under high vibration level and stainless steel was used as the elastic material in which configuration was disk-type. To conform the capability of application to robotic motor, we measured the change of rotational speed according to applied voltage and applied frequency. As the results, the small-size disk-type ultrasonic motor was able to fabricate, and the revolution speed was 350 [rpm] when input voltage was 55 [Vrms] and applied frequency 160.4 [kHz] under pre-load.
In this paper, stacked piezoelectric ceramics were used for obtaining a large vibration for a small ultrasonic motor which is useable for the both linear drive and rotational drive. We studied this motor through the finite element analysis method and the simulated driving characteristics were presented. As results, the displacement of the tip of the stator was increased when the layers of the ceramics were increased. Also, by inserting additional aluminum plates between the ceramics and the aluminum bar, the displacement were amplified. In this model, two voltages which have 90 degree phase difference were applied for the bi-directional movement.
The piezoelectric ceramic is attached between 'L' type guide and 'L' type stator. This motor has rotary motion which is operated by the travelling wave. The basic structure of the two kinds of type motor that called one stator motor, two stator motor is same but we suggested a few parameters for considering their stator design and characteristics. As a result, the two stator type motor is much more useful than one stator type motor for bi-direction rotation.
현재까지 초음파 모터는 소형 경량이면서도 저속에서 큰 출력을 가지며 정확한 위치 제어가 가능하다는 점에서 큰 관심을 끌고 있다. 대부분 회전형 로우터리 모터가 주종을 이루고 있으며 특수한 용도로 초음파 리니어 모터가 일부 사용되고 있다. 본 연구에서는 진행파를 이용하여 쌍방향으로 움직일 수 있는 새로운 구조의 진행파형 초음파 리니어 모터를 설계하고 제작하였다. 설계는 유한요소해석법을 이용하여 구조의 가능성과 진행파가 왜곡되지 않는 최적구조, 계질, 크기, 경계조건을 결정하였다. 그 결과에 따라 리니어 모터를 실제로 제작하여 알루미늄판 위에서 주파수 변화 및 부하질량 변화에 대한 모터의 성능을 측정하였는데, 제작된 모터는 부하질량이 100 g일 때 14.6cm/s로 가장 빠른 속도특성을 보였다. 본 모터는 다양한 정밀위치제어 및 이동 소자로서 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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