研制了一种新型螺纹式空心超声电机,用于驱动光阑并控制和调节光束.由于光阑仅需有限角度转动,故采取螺纹方式连接超声电机定子和转子来施加轴向预压力和实现转子周向运动的耦合.电机仅由转子、定子和底座组成;其中转子与光阑定圈固定,实现了与光阑的一体化设计.运用有限元软件对定子进行了模态分析,选定工作频率为38.26kHz.受可加工螺纹螺距尺寸的限制,电机轴向运动使电机预压力变化较大,电机转动角度小,不能驱动光阑完成闭合或开启,故对转子进行了柔性化设计.仿真实验表明,在转动90°范围内,定、转子预压力变化在27％之内.试验研究表明:设计的电机定子振动特性良好,干扰模态距工作模态5 kHz以上;阻抗值变化不超过10％.得到的结果验证了预压力变化对电机影响小;电机驱动光阑开启时间为5 s,闭合时间为4.4s,开启、闭合直径与电机运行时间呈线性关系.该空心电机满足了光阑调节需求,具有结构简单、零部件少等特点.
光阑 超声电机 螺纹式电机 空心结构