面向磁共振成像兼容的塑料型 ultrasonic 电动机的设计与表征

精确的手术程序可能受益于内操作中使用磁共振成像（MRI）的图像引导。然而，MRI的强磁场、快速开关梯度以及受限空间空间，都需要开发一种MRI引导的机器人系统以辅助外科医生。极化电致动器可通过利用逆极化效应用于MRI环境中，以实现不同应用目的。极化式超声电动机（USM）是一种可用于这些机器人的MRI兼容型致动器，具有快速响应、紧凑和简单配置。尽管极化电动机大多由非铁磁材料制成，但由于MRI的梯度场产生涡旋电流，可能导致磁场失真，造成图像伪影。电动机由于MRI磁场与涡旋电流产生的磁场相互作用而产生的振动，进一步会通过引起图像伪影来降低图像质量。本文开发了一种具有更高MRI兼容性的塑料型极化式超声电动机，并进行了初步优化。多个参数——包括齿数、凹槽尺寸、齿缘是斜面还是直线以及表面完成度参数——用于实验中的预压力进行比较，结果表明，使用48个齿数、0.39mm的薄齿凹槽、斜面齿缘以及采用约1000砂纸砂光的表面处理，可在旋转速度和扭矩方面获得更佳输出。在此参数组合下，最高速度可达到436.6665 rpm（当预压力较低时），最高扭矩可达到0.0348 Nm（当预压力约为500g时）。