1 mm圆柱形压电微驱动器的有限元分析与设计

文档摘要：研究设计了一种直径为1mm、长度为5mm的压电微驱动器,拟用于光学相干层析成像(OCT)内窥镜样机驱动与控制.利用有限元分析(FEA)软件对定子进行有限元建模和仿真,研究了材料参数和结构尺寸对定子振动特性和模态频率的影响.研究结果表明:微型驱动器定子的一阶弯曲振动频率为21kHz.定子谐振频率随定子长度的增加急剧降低,随陶瓷厚度的增大而增大;粘接剂的材料特性与厚度对定子的模态频率影响不大,但对定子的振动特性有较大影响.当激励电压为100V时,频率为21kHz,驱动器空载转速达到400r/min,堵转力矩为2.5mN·m,基本满足OCT内窥镜应用要求.

Abstract：Apiezoelectricmicro-actuatorwithdiameterof1mmandlengthof5mmisdevelopedtodriveandcontroltheprototypeofopticalcoherencetomography(OCT)endoscope.Thestatorismodeledandsimulatedbyfiniteelementanalysis(FEA)softwareandtheeffectsofmaterialparametersandstructuraldimensionsonthestatorvibrationcharacteristicsandmodalfrequencyarestudied.Theresearchresultsshowthatthefirstorderbendingvibrationfrequencyofthemicroactuatorstatoris21kHz,theresonantfrequencyofthestatordecreasessharplywiththeincreaseofthelengthofthestatorandincreaseswiththeincreaseofthethicknessoftheceramic.Inaddition,thematerialpropertiesandthicknessofthebondinglayerhavelittleinfluenceonthemodalfrequency,buthaveagreatinfluenceonthevibrationcharacteristicsofstator.Whentheexcitationvoltageis100Vandfrequencyis21kHz,theno-loadspeedofthemicroactuatorreaches400r/min,andthestalltorqueis2.5mN·m.ItbasiclymeetstheapplicationrequirementsofOCTendoscope.

作者：刘周龙  周铄  朱强国  郑友成  王光庆Author：LIUZhoulong  HOUShuo  ZHUQiangguo  ZHENGYoucheng  WANGGuangqing
作者单位：浙江工商大学信息与电子工程学院(萨塞克斯人工智能学院),浙江杭州310018
刊名：传感器与微系统 ISTICPKU
Journal：TransducerandMicrosystemTechnologies
年，卷(期)：2024, 43(6)
分类号：TH128TM38
关键词：振动特性  有限元模型  一体化定子  粘接层  
Keywords：vibrationcharacteristics  finiteelementmodel  integratedstator  bondinglayer  
机标分类号：TP311TM3U448.213
在线出版日期：2024年7月12日
基金项目：1mm圆柱形压电微驱动器的有限元分析与设计[
期刊论文]  传感器与微系统--2024, 43(6)刘周龙  周铄  朱强国  郑友成  王光庆研究设计了一种直径为1mm、长度为5mm的压电微驱动器,拟用于光学相干层析成像(OCT)内窥镜样机驱动与控制.利用有限元分析(FEA)软件对定子进行有限元建模和仿真,研究了材料参数和结构尺寸对定子振动特性和模态频率的影响....参考文献和引证文献
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关键词：振动特性,有限元模型,一体化定子,粘接层,

2024-10-3 23:08 上传 1 mm圆柱形压电微驱动器的有限元分析与设计.pdf

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