超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为机械能的压电驱动器,具有结构简单、定位精度高、运行无噪声等优点。在医疗器械、光学仪器、机器人等领域具有广泛的应用前景。同时也存在一些缺点例如:效率低、寿命短、发热严重等。针对这些问题,本文提出采用激光定子表面织构的方法,改善超声电机定子和转子接触界面的摩擦磨损,提高超声电机的输出性能,揭示激光定子表面织构对超声电机输出性能的影响规律。具体研究内容如下:1.定子表面凹坑织构对超声电机性能的影响。采用激光器在定子表面加工不同密度的凹坑织构,通过试验测试分析定子表面凹坑织构对超声电机性能的影响。定子表面凹坑织构降低了超声电机的输出性能。运行5 h,相比无织构定子,织构-3L定子电机的空载转速和最大效率分别下降了11.64%和20.58%。运行100h,超声电机的输出性能下降幅度有所减少。同时,定子表面凹坑织构不仅降低了定转子接触界面的摩擦磨损,而且提高了超声电机的稳定性。2.超声电机定子表面凹坑织构优化。为了精确控制定转子接触界面的摩擦磨损,测量定子表面摩擦材料的黏着区域位置,采用激光器在定子表面摩擦材料黏着区域中心位置加工凹坑织构,通过试验测试分析定子表面凹坑织构对超声电机性能的影响。随着凹坑织构密度的增加,超声电机的输出性能逐渐提高。运行100 h,相比无织构定子,预紧力为300 N时,3-凹坑织构定子电机的空载转速和最大效率分别提高了21.73%和30.90%。定子表面凹坑织构不仅减少了定子表面摩擦材料的黏着磨损,而且改善了超声电机的温升趋势和转速下降幅度。3.超声电机定子表面异形织构设计。采用激光打标器在Cu Sn6表面加工不同尺寸和密度的异形织构,通过摩擦磨损试验分析Cu Sn6表面异形织构对PTFE基复合材料/Cu Sn6摩擦副摩擦学性能的影响规律。采用激光打标器在定子表面加工异形织构,通过试验测试分析定子表面异形织构对超声电机性能的影响。定子表面异形织构使超声电机正转和反转的输出性能不同,而且降低了超声电机的输出性能。运行100 h,相比无织构定子,预紧力为300 N时,织构定子电机正转的空载转速提高6.49%,反转的空载转速下降1.55%。同时,定子表面异形织构不仅减少了定转子接触界面的摩擦磨损,而且减少了超声电机温升趋势和转速的下降幅度。通过以上研究,本文揭示了定子表面凹坑织构对超声电机机械特性、摩擦磨损特性和温升特性的影响规律。研究了定子表面异形织构对超声电机性能的影响,为改善超声电机的综合性能提供了一种新的方法和实验基础。