PROJETO E CONSTRUÇÃO DE MOTORES ROTATIVOS ULTRA-SÔNICOS DE

Apresentação em tema: "PROJETO E CONSTRUÇÃO DE MOTORES ROTATIVOS ULTRA-SÔNICOS DE"— Transcrição da apresentação:

1 PROJETO E CONSTRUÇÃO DE MOTORES ROTATIVOS ULTRA-SÔNICOS DE
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

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 em modo passo; 3 Sistematizar os processos de projeto, construção e medição de parâmetros. UFSM – PPGEE

5 MOTORES ULTRA-SÔNICOS
Rotativos Lineares UFSM – PPGEE

6 MOTORES ULTRA-SÔNICOS
Vantagens Limitações • 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 GERAÇÃO DO MOVIMENTO Piezeletricidade () (+) () (+)
Eixo de Polarização () (+) UFSM – PPGEE

8 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS
Protótipos 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 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS
Onda Viajante UFSM – PPGEE

12 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS
UFSM – PPGEE

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

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

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

16 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS
Sistemas de acionamento e medição 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 RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO
Primeiro protótipo 30,7rpm n=6 f=19,73kHz 6W • Potência independe de FN; • UFSM – PPGEE

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

30 CONCLUSÕES • Características eletromecânicas da cerâmica determinam a maior parte das características do motor; • Modo de vibração adotado está intimamente ligado à performance 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; 4 Estudar 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 !? MUITO OBRIGADO !
UFSM – PPGEE