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Autor: Rafael Silva Pippi

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA. PROJETO E CONSTRUÇÃO DE MOTORES ROTATIVOS ULTRA-SÔNICOS DE ONDAS VIAJANTES. Autor: Rafael Silva Pippi. UFSM – PPGEE. SUMÁRIO DO TRABALHO. • INTRODUÇÃO • MOTORES ULTRA-SÔNICOS

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Presentation Transcript

  1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIACENTRO DE TECNOLOGIAPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA PROJETO E CONSTRUÇÃO DE MOTORES ROTATIVOS ULTRA-SÔNICOS DE ONDAS VIAJANTES Autor: Rafael Silva Pippi UFSM – PPGEE

  2. SUMÁRIO DO TRABALHO •INTRODUÇÃO •MOTORES ULTRA-SÔNICOS •GERAÇÃO DO MOVIMENTO •PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS •RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO •CONCLUSÕES UFSM – PPGEE

  3. INTRODUÇÃO O QUE É UM MOTOR ULTRA-SÔNICO ? COMO FUNCIONA ? APLICAÇÕES POTENCIAIS • Dispositivos de armazenamento de informações; • Braços mecânicos; • Análise de amostras em laboratório; • Sistemas de micro-posicionamento. UFSM – PPGEE

  4. INTRODUÇÃO OBJETIVOS 1 Construir dois protótipos de motores ultra-sônicos; 2 Desenvolver uma metodologia de operação emmodo passo; 3 Sistematizar os processos de projeto, construção e medição de parâmetros. UFSM – PPGEE

  5. Rotativos Lineares MOTORES ULTRA-SÔNICOS UFSM – PPGEE

  6. Vantagens Limitações MOTORES ULTRA-SÔNICOS •Pequena influência por campos magnéticos; •Baixa velocidade e alto torque; •Alta resolução; •Dimensões compactas; •Estrutura mecânica simples; •Operação silenciosa; •Estrutura vazada; •Torque remanescente e resposta rápida. • Baixa velocidade e alto torque; •Limitações da cerâmica piezelétrica; •Fadiga resultante de estresse do material; •Altas temperaturas de operação; •Vida útil reduzida devido ao desgaste de material. • Alta resolução; • Torque remanescente e resposta rápida. UFSM – PPGEE

  7. () () Eixo de Polarização (+) (+) () (+) Piezeletricidade GERAÇÃO DO MOVIMENTO UFSM – PPGEE

  8. Protótipos PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS Fase A Primeiro motor (n=6) Fase B Fase A Segundo motor (n=10) Fase B UFSM – PPGEE

  9. PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS Movimento do rotor Onda Viajante UFSM – PPGEE

  10. PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS UFSM – PPGEE

  11. Onda Viajante PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS UFSM – PPGEE

  12. PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS UFSM – PPGEE

  13. Freqüência de operação PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS Máximo rendimento vibracional Condições de parada: •Tolerância de velocidade; b •Abertura de b. UFSM – PPGEE

  14. Freqüência de operação PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS Máximo rendimento vibracional Condições de parada: b •Tolerância de velocidade; •Abertura de b. UFSM – PPGEE

  15. Freqüência de operação PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS Máximo rendimento vibracional Condições de parada: b •Tolerância de velocidade; •Abertura de b. UFSM – PPGEE

  16. Sistemas de acionamento e medição PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS ACIONAMENTO •Oscilador senoidal; •Defasador regulável; •Amplificador. MEDIÇÃO •Multímetro de 6 ½ dígitos; •Osciloscópio; • Codificador de posição angular acoplado a um microcomputador. UFSM – PPGEE

  17. RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

  18. RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

  19. n=6 f=19,73kHz •Potência independe de FN; • Primeiro protótipo 30,7rpm RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO 6W UFSM – PPGEE

  20. n=6 f=19,73kHz Primeiro protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO  : 90,2  113,8° •A Potência demandada independe de . =81,7° UFSM – PPGEE

  21. n=6 f=19,73kHz 0,460°/passo Primeiro protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO 0,040°/passo 0,011°/passo UFSM – PPGEE

  22. n=10 f=82,75kHz 88,5rpm Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO 2,25rpm/Volt 0,32rpm/Volt UFSM – PPGEE

  23. •Potência independe de FN; • n=10 f=82,75kHz Segundo protótipo 12W RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO 12W 6W •Potência demandadaestá relacionada ao modovibracional. UFSM – PPGEE

  24. n=10 f=82,75kHz Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO 0,119° UFSM – PPGEE

  25. n=10 f=82,75kHz Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO 0,034° AUMENTO DA RESOLUÇÃO: • FN ; •  Ciclos de acionamento; • Amplitude da tensão. UFSM – PPGEE

  26. n=10 f=82,75kHz Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

  27. n=10 f=82,75kHz Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

  28. n=10 f=82,75kHz Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

  29. FN=0,65N • n=10 f=82,75kHz • • FN=1,73N Segundo protótipo RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

  30. CONCLUSÕES •Características eletromecânicas da cerâmica determinam a maior parte das características do motor; •Modo de vibração adotado está intimamente ligado àperformance do motor; •Maior diâmetro médio da cerâmica possibilita a operação em modos vibracionais mais altos com freqüências de acionamento relativamente baixas; •O estudo da operação em modo passo indica a possibilidade de controlar o movimento discretizado do motor com alta resolução. UFSM – PPGEE

  31. CONTRIBUIÇÕES 1 Desenvolvimento de dois protótipos de motores ultra-sônicos de ondas viajantes no Brasil; 2 Investigação das características de resolução utilizando o modo passo através da modulação burst; 3 Publicação de quatro artigos técnicos em congressos; 4 Estabelecendo uma base de informações para o desenvolvimento de tecnologia nacional nesta área. UFSM – PPGEE

  32. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 1 Construção e investigação de motores semelhantes utilizando modos de vibração superiores; 2 Implementação de controle inteligente para controle do movimento; 3 Interdisciplinar a pesquisa; 4Estudar outros métodos de obter movimento a partir da piezeletricidade. UFSM – PPGEE

  33. AGRADECIMENTOS •Thornton Impec • Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos – GEDRE • Núcleo de Automação e Processos de Fabricação - NAFA • Agradecimentos especiais ao Dr. Marcelo Fukui UFSM – PPGEE

  34. PERGUNTAS????? PERGUNTAS !? MUITO OBRIGADO ! UFSM – PPGEE

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