Thesis /

ROMDOC-THESIS-2017-854

Micromotoare piezoelectrice pentru sisteme neconvenţionale de acţionări

Zărnescu, George Claudiu
2011-07-29

Abstract: UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ BUCURESTI FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ CATEDRA DE MAȘINI , MATERIALE ȘI ACȚIONĂRI ELECTRICE Abstractul Tezei de doctorat MICROMOTOARE PIEZOELECTRICE PENTRU SISTEME NECONVENŢIONALE DE ACŢIONĂRI - PIEZOELECTRIC MICROMOTORS FOR UNCONVENTIONAL DRIVE SYSTEMS Coordonator stiinţific: Prof. Dr. Ing. Aurelian Crǎciunescu Doctorand: Ing. Zǎrnescu George Claudiu Lucrarea se axează pe studiul teoretic si experimental al unui motor ultrasonic cu convertor piezoceramic tubular si rotor tronconic sau sferic, conceput și brevetat de autor. Principiul de funcţionare poate fi explicat în regim monofazat prin producerea undelor Rayleigh de suprafaţă. S-au determinat experimental următoarele caracteristici: dependenţa vitezei funcţie de frecvenţa de alimentare, variaţia vitezei funcţie de forţa axială, determinarea cuplului de pornire prin calarea rotorului, caracteristica mecanică cuplu funcţie de viteza unghiulară si variaţia cuplului de frecare pentru diferite forţe axiale. Scopul a fost îmbunătăţirea performanţelor motorului si implicit stabilirea unui punct optim de funcţionare, corespunzător unei forțe axiale de 12 N si vitezei maxime de rotaţie de 9 rpm. Pentru compararea rezultatelor teoretice cu cele experimentale s-au implementat, completat si eficientizat două modele matematice: un model 3D în regim electrocinetic staţionar si în regim oscilatoriu si un model matematic ce utilizează schemele electromecanice. S-au realizat cu programul COMSOL simulări 3D pentru a calcula amplitudinea maximă a deplasării pe diferite porţiuni ale convertorului tubular piezoelectric și pentru vizualizarea propagarii undei ultrasonice progresive la diferite momente de timp. Modurile de rezonanţă si microdeplasările au putut fi verificate experimental cu ajutorul unui interfermetru laser si al unui palpator analogic (pe direcţie radială). A fost elaborată o schemă electronică pentru reglajul fin si stabilizarea frecvenţei. Au fost studiate si alte tipuri de materiale piezoelectrice cum ar fi membranele colagenice, elastomeri si alte membrane polimerice dopate cu pirită sau oxizi de Titan si Bariu. Acestea au fost utilizate ulterior la realizarea de noi structuri flexibile de actuatori piezoelectrici. Lucrarea se încheie cu prezentarea si experimentarea unor noi structuri de actuatori si micromotoare piezoelectrice realizate de către autor: frâna piezoelectrică, actuatori liniari cu membrane de colagen, un motor cu undă ultrasonică staţionară si motorul piezoelectric denumit „Rombodisc”. The paper concentrates on theoretical and experimental study of an ultrasonic motor with tubular piezoceramic converter and conical or spherical rotor. The working principle can be explained in monophased regime by Rayleigh surface waves generation. There were determined the next experimental characteristics: speed dependence function of supply frequency, speed variation function of axial forces, starting torque determination by rotor blocking, the mechanical characteristic of torque function of angular speed and friction torque variation for different axial forces. The objective was to improve the overall motor performances and obviously to establish the optimum working point, that corresponds to a 12 N axial force and to a maximum rotational speed of 9 rpm. For the comparison of theoretical results with the experimental ones two mathematical models were implemented, completed and efficientized: one 3D model in stationary electrokinetic regime and in oscillatory regime and a mathematical model which uses the electromechanical schemes. 3D simulations were realized with COMSOL program in order to calculate the maximum amplitude of displacement for different portions of the piezoelectric tubular converter and to visualize the propagation of ultrasonic wave at different time moments. Resonance modes and microdisplacements could be experimentally verified with the help of laser interferometer and an analog finger (on radially direction). An electronic scheme was elaborated for fine tuning and stabilization of frequency. Other types of piezoelectric materials were studied like collagen membranes, elastomers and other polymeric membranes doped with pyrite or Barium or Titan oxides. These membranes were later utilized in the realization of new flexible structures of piezoelectric actuators. The paper ends with the presentation and experimentation of other new actuators and piezoelectric motors structures realized by the author: piezoelectric brake, linear actuators with collagen membranes, an ultrasonic motor with stationary wave and the motor called „Rombodisc”.

Keyword(s): Motor piezoelectric -- Teză de doctorat ; Micromotor piezoelectric -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Similar records

 

People who viewed this page also viewed:

(271)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (263)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (257)  Cercetări teoretice şi experimentale privind fenomenul de revenire elastică la ambutisarea pieselor cilindrice - Axinte, Maria Crina - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2006-000001628 (257)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (257)  THE EFFECT OF MICROWAVE RADIATION ON CATALASE EXTRACTED FROM TARAXACUM ROOTS - Popet, Laura et al - ROMDOC-BCUT-ARTICLE-2007-001

 

Rate this document:

Be the first to review this document.

Discuss this document:

Start a discussion about any aspect of this document.