Study of a stator of a piezoelectric rotary ultrasonic motor

Abstract

En este estudio es presentado un modelo matemático y los resultados de simulación numérica que son parte del estudio acerca de la dinámica del estator de un motor ultrasónico de onda viajera. El estator está dividido principalmente en tres partes; Un anillo de material piezoeléctrico, un adhesivo y un anillo metálico que transmite las ondas vibratorias al rotor. El momento giratorio es producido por la excitación del estator con una onda de flexión transmitida al rotor a través de la fricción entre el estator y el rotor (Como será explicado a lo largo de este documento). Un análisis modal proporciona para la estructura, las frecuencias propias del estator. Cuando la etapa de alimentación suministra dos corrientes alternas de la misma amplitud y en cuadratura y está adaptada a la frecuencia de resonancia del estator, la onda viajera alcanza la máximas amplitudes que resultan en altas velocidades giratorias porque la velocidad del rotor es proporcional a la amplitud de la onda viajera generada en el estator. Para construir la geometría y hacer las simulaciones es utilizado el software de elementos finitos “Comsol Multiphysics 3.5”. También en este estudio es explicado brevemente los diferentes usos de este tipo de motores ultrasónicos en nuestros días y, para mejor comprensión del funcionamiento del motor ultrasónico, es explicado el fenómeno de la piezoelectricidad y el método de los elementos finitos. Palabras clave: Motor ultrasónico giratorio piezoeléctrico, ondas de flexión, frecuencias propias, simulación numérica, elementos finitos.