基于超声波电机模型的鞭毛电机运行机理与特性研究

摘要：

鞭毛电机(BFM)是微观世界里的一种分子旋转电机,其利用H+的电化学势能转化为机械能推动转子旋转.由于鞭毛电机体积大、易操作,因而可作为研究分子旋转电机的理想模型,对认识生物能量转化及细胞运动机制有重要的意义.该文介绍了鞭毛电机的结构组成,阐述了其运行机理.基于超声波电机的模型,详细分析了力矩产生机制,即H+的跨膜运动带动定子在超声波频域内的振动,通过定子和转子之间的摩擦作用和弹性形变产生转矩,将振动能转化为机械能.利用工程振动学,对鞭毛电机定子的振动特性作了分析,计算出离子通道的振动频率,并对振子的振动方程作了解析.通过对宏观的超声波电机的研究,得出了鞭毛电机的转速-转矩关系的数学模型,并对其进行仿真得到了机械特性曲线,仿真结果与目前实验测得的数据相吻合.并基于仿真结果,利用旋转动力学,对输入功率、输出功率进行计算,得出了机械效率,结果表明鞭毛电机是一种效率较高的微电机.

关键词：电机、超声波电机、鞭毛电机、力矩产生、超声波频域

所属期刊栏目：25

分类号：TM306(电机)

资助基金：国家自然科学基金;高等学校博士学科点专项科研基金

在线出版日期：2005-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：92-96