BibTex RIS Cite

Dynamic Analysis of a Piezoelectric Motor in ANSYS

Year 2014, Volume: 14 Issue: 1, 7 - 15, 01.04.2014

Mustafa Reşit Usal Arif Şahin Melek Usal

Abstract

In this study, Piezolegs-LL1011A which is linear piezoelectric motor type has been selected as a model. After modelling has been done of this motor, modal and harmonic analysis of same motor have been obtained with finite element package program ANSYS. As a result of these analysis, natural frequency values have been obtained of Piezolegs motor. An appropriate frequency range for motion of drive tip is obtained for harmonic analysis. In according to applied forces, harmonic analysis is done and drive tip motion of motor is observed. © Afyon Kocatepe Üniversitesi

Keywords

Piezoelectric motor; Modal analysis; Harmonic analysis; ANSYS

References

  • Arafa, M., Aldraihem, O., Baz, A., 2009., Modeling and Characterization of a Linear Piezomotor, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, (20)
  • Aoyagi, M., Tomikawa, Y., Takano, T., 1996, Simplified Equivalent Circuit Of An Ultrasonic Motor and Its Application, Ultrasonics, 34, 275-278.
  • Bal, G., Bekiroglu, E, 2001, Characteristics Estimation of Travelling Wave Ultrasonic Motors Using Equivalent Circuit Model, Int. Conf. On Electrical and Electronics Eng. ELECO, Bursa-Turkey, 62-66.
  • Bal, G., Bekiroğlu, E., Demirbağ, D., Çolak, İ., 2004. Fuzzy Logic Based DSP Controlled Servo Position Control For Ultrasonic Motor”, Energy Conversion and Management, 45(20), 3139-3153.
  • Bal, G.,Bekiroğlu, E.,Bayındır, R. and Görgün, A., 2006. Yürüyen Dalga Tip Ultrasonik Motor Denetimi ve Bilgisayarla İzlenmesi. Politeknik Dergisi, 9(4), 225- 231.
  • Chung, S.W., Chau, K.T., 2001. Servo Speed Control of Travelling Wave Ultrasonic Motors Using Pulse With Modulation, Elektric Power Components and Systems, 29, 707-722.
  • Elghouti, N., Helbo, J., 2000, Equivalent Circuit Modelling of a Rotary Piezoelectric motor, Modelling and Simulation, Pittsburgh, USA.
  • Hagedorn, P., Wallaschek, J., 1992, Travelling Wave Ultrasonic Motors, Part I: Working Principle and Mathematical Modelling of the Stator, Journal of Sound and Vibration, 155 (1), 31-46.
  • Hagood, N.W., McFarland, A.J., 1995, Modelling of a Piezoelectric Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, 42 (2), 210-224. Motor, IEEE
  • Hirata, H., Ueha, S., 1993, Characteristic Estimation of a Traveling Wave Type Ultrasonic Motor, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, 40 (4), 402-406.
  • Hüner, E., Engin .Ş.N., 2005, Yürüyen Dalga Tipli Ultrasonik Elektronik, Bilgisayar Mühendisliği 11. Ulusal kongresi ve fuarı. Modellenmesi Elektrik,
  • Lin, F.J., Wai, R.J., Hong, C.M., 1999. LLCC resonant inverter for piezoelectric ultrasonic motor drive, IEE Proc.Electr. Power Applications, l46(1), 479-48.
  • Sashida, T., Kenjo, T., 1993, An Introduction to Ultrasonic Motors, Oxford science Publication, Clarendon pres.
  • Sharp, L.S., 2006. Design Of A Linear Ultrasonic Piezoelectric Motor, Master of Science, Brigham Young University, Department of Mechanical Engineering, ABD , 162.
  • Storck, H., Wallaschek, J., 2000. Experimental investigations on modelling assumptions in the stator rotor contact of travelling-wave ultrasonic motors, Journal of Vibroengineering, l(4)
  • Şahin A., 2013. Piezoelektrik Motorların Tasarımı, Kontrol Mekanizmaları ve Sonlu Elemanlar Modeli Üzerine Bir Araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta,122.
  • Uzel, H., 2006. Yürüyen Dalga Ultrasonik Motorun Mikrodenetleyici ile Hız Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara ,73.
  • Usal, M.R., Şahin, A., 2013. Piezoelektrik motorun modal ve harmonik analizi, 7th International Advanced Technologies Symposium (IATS’13), Yıldız Technical University, İstanbul/Turkey
  • Williams, W., Brown, W.J. 1942. Piezoelectric Motor, US Patent, 2439499.
  • Zhakypov, Z., Golubovic, E., Kurt, T.E. and Sabanovic, A., 2012. Yürüyen Piezoelektrik Motorların Sürülmesi. Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, 11-13 Ekim, Niğde. İnternet Kaynakları
  • http://www.biltek.Tübitak.gov.tr/bilgipaket/robotik/ piezo4.html., (10.02.2013)
  • www.piezomotor.se., (15.03.2013)

Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS'de Dinamik Analizi (017102) (7-15)

Year 2014, Volume: 14 Issue: 1, 7 - 15, 01.04.2014

Mustafa Reşit Usal Arif Şahin Melek Usal

Abstract

Bu çalışmada model olarak, lineer bir ultrasonik motor tipi olan Piezolegs-LL1011A piezoelektrik motor seçilmiştir. Bu motorun modellemesi yapıldıktan sonra modal ve harmonik analizleri sonlu elemanlar paket programı olan ANSYS ile çözdürülmüştür. Yapılan bu analizler neticesinde Piezolegs motora ait modal frekans değerleri elde edilmiştir. Elde edilen bu modal frekans sonuçlarından harmonik analizde kullanılabilecek ve sürücü ucun rotor hareketini sağlayacak en uygun frekans aralığı tayin edilmiştir. Piezolegs motora uygulanan yükler doğrultusunda harmonik analizi yapılarak elde edilen frekanslara göre motordaki sürücü uç hareketleri gözlemlenmiştir

Keywords

Piezoelektrik motor; Modal analiz; Harmonik analiz; ANSYS

References

  • Arafa, M., Aldraihem, O., Baz, A., 2009., Modeling and Characterization of a Linear Piezomotor, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, (20)
  • Aoyagi, M., Tomikawa, Y., Takano, T., 1996, Simplified Equivalent Circuit Of An Ultrasonic Motor and Its Application, Ultrasonics, 34, 275-278.
  • Bal, G., Bekiroglu, E, 2001, Characteristics Estimation of Travelling Wave Ultrasonic Motors Using Equivalent Circuit Model, Int. Conf. On Electrical and Electronics Eng. ELECO, Bursa-Turkey, 62-66.
  • Bal, G., Bekiroğlu, E., Demirbağ, D., Çolak, İ., 2004. Fuzzy Logic Based DSP Controlled Servo Position Control For Ultrasonic Motor”, Energy Conversion and Management, 45(20), 3139-3153.
  • Bal, G.,Bekiroğlu, E.,Bayındır, R. and Görgün, A., 2006. Yürüyen Dalga Tip Ultrasonik Motor Denetimi ve Bilgisayarla İzlenmesi. Politeknik Dergisi, 9(4), 225- 231.
  • Chung, S.W., Chau, K.T., 2001. Servo Speed Control of Travelling Wave Ultrasonic Motors Using Pulse With Modulation, Elektric Power Components and Systems, 29, 707-722.
  • Elghouti, N., Helbo, J., 2000, Equivalent Circuit Modelling of a Rotary Piezoelectric motor, Modelling and Simulation, Pittsburgh, USA.
  • Hagedorn, P., Wallaschek, J., 1992, Travelling Wave Ultrasonic Motors, Part I: Working Principle and Mathematical Modelling of the Stator, Journal of Sound and Vibration, 155 (1), 31-46.
  • Hagood, N.W., McFarland, A.J., 1995, Modelling of a Piezoelectric Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, 42 (2), 210-224. Motor, IEEE
  • Hirata, H., Ueha, S., 1993, Characteristic Estimation of a Traveling Wave Type Ultrasonic Motor, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, 40 (4), 402-406.
  • Hüner, E., Engin .Ş.N., 2005, Yürüyen Dalga Tipli Ultrasonik Elektronik, Bilgisayar Mühendisliği 11. Ulusal kongresi ve fuarı. Modellenmesi Elektrik,
  • Lin, F.J., Wai, R.J., Hong, C.M., 1999. LLCC resonant inverter for piezoelectric ultrasonic motor drive, IEE Proc.Electr. Power Applications, l46(1), 479-48.
  • Sashida, T., Kenjo, T., 1993, An Introduction to Ultrasonic Motors, Oxford science Publication, Clarendon pres.
  • Sharp, L.S., 2006. Design Of A Linear Ultrasonic Piezoelectric Motor, Master of Science, Brigham Young University, Department of Mechanical Engineering, ABD , 162.
  • Storck, H., Wallaschek, J., 2000. Experimental investigations on modelling assumptions in the stator rotor contact of travelling-wave ultrasonic motors, Journal of Vibroengineering, l(4)
  • Şahin A., 2013. Piezoelektrik Motorların Tasarımı, Kontrol Mekanizmaları ve Sonlu Elemanlar Modeli Üzerine Bir Araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta,122.
  • Uzel, H., 2006. Yürüyen Dalga Ultrasonik Motorun Mikrodenetleyici ile Hız Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara ,73.
  • Usal, M.R., Şahin, A., 2013. Piezoelektrik motorun modal ve harmonik analizi, 7th International Advanced Technologies Symposium (IATS’13), Yıldız Technical University, İstanbul/Turkey
  • Williams, W., Brown, W.J. 1942. Piezoelectric Motor, US Patent, 2439499.
  • Zhakypov, Z., Golubovic, E., Kurt, T.E. and Sabanovic, A., 2012. Yürüyen Piezoelektrik Motorların Sürülmesi. Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, 11-13 Ekim, Niğde. İnternet Kaynakları
  • http://www.biltek.Tübitak.gov.tr/bilgipaket/robotik/ piezo4.html., (10.02.2013)
  • www.piezomotor.se., (15.03.2013)
There are 22 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Journal Section Articles
Authors

Mustafa Reşit Usal This is me

Arif Şahin This is me

Melek Usal This is me

Publication Date April 1, 2014
Submission Date August 8, 2015
Published in Issue Year 2014 Volume: 14 Issue: 1

Cite

APA Usal, M. R., Şahin, A., & Usal, M. (2014). Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(1), 7-15.
AMA Usal MR, Şahin A, Usal M. Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. April 2014;14(1):7-15.
Chicago Usal, Mustafa Reşit, Arif Şahin, and Melek Usal. “Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15)”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 14, no. 1 (April 2014): 7-15.
EndNote Usal MR, Şahin A, Usal M (April 1, 2014) Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 14 1 7–15.
IEEE M. R. Usal, A. Şahin, and M. Usal, “Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15)”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 14, no. 1, pp. 7–15, 2014.
ISNAD Usal, Mustafa Reşit et al. “Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15)”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 14/1 (April 2014), 7-15.
JAMA Usal MR, Şahin A, Usal M. Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2014;14:7–15.
MLA Usal, Mustafa Reşit et al. “Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15)”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 14, no. 1, 2014, pp. 7-15.
Vancouver Usal MR, Şahin A, Usal M. Piezoelektrik Bir Motorun ANSYS’de Dinamik Analizi (017102) (7-15). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2014;14(1):7-15.