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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Autor: Rafael Silva Pippi PROJETO E CONSTRUÇÃO.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Autor: Rafael Silva Pippi PROJETO E CONSTRUÇÃO DE MOTORES ROTATIVOS ULTRA-SÔNICOS DE ONDAS VIAJANTES 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 ? UFSM – PPGEE APLICAÇÕES POTENCIAIS Dispositivos de armazenamento de informações; Braços mecânicos; Análise de amostras em laboratório; Sistemas de micro-posicionamento.

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

5 MOTORES ULTRA-SÔNICOS RotativosLineares UFSM – PPGEE

6 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. Limitações da cerâmica piezelétrica; Fadiga resultante de estresse do material; Altas temperaturas de operação; Vida útil reduzida devido ao desgaste de material. VantagensLimitações UFSM – PPGEE Baixa velocidade e alto torque; Alta resolução; Torque remanescente e resposta rápida.

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

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

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

10 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS UFSM – PPGEE

11 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS UFSM – PPGEE Onda Viajante

12 PROJETO E ASPECTOS CONSTRUTIVOS UFSM – PPGEE

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

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

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

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

17 RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

18 RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO UFSM – PPGEE

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

30 CONCLUSÕES UFSM – PPGEE 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.

31 CONTRIBUIÇÕES UFSM – PPGEE 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.

32 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS UFSM – PPGEE 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.

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 !? UFSM – PPGEE MUITO OBRIGADO !


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