基于位移放大結(jié)構(gòu)的壓電直線電機(jī)的研究.pdf

1、本課題來源于國家自然科學(xué)基金項目《壓電精密致動技術(shù)的基礎(chǔ)研究》（項目編號：50735002）。
　　基于壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)的直線電機(jī)具有定位精度高、斷電自鎖、功率密度高、零電磁干擾等優(yōu)點，在超精密加工、定位技術(shù)應(yīng)用方面有廣闊的前景。
　　基于壓電疊堆在低頻率范圍內(nèi)的振動幅值大、驅(qū)動電壓低的特點，提出并研制了兩種基于位移放大結(jié)構(gòu)的非共振式壓電直線電機(jī)。與之前非共振式壓電電機(jī)相比，所設(shè)計電機(jī)在低頻范圍內(nèi)輸出速度與驅(qū)動頻率的線性度

2、更好，運行更為穩(wěn)定。主要的研究內(nèi)容和成果概述如下：
　　介紹了位移放大機(jī)構(gòu)的種類和應(yīng)用范圍，并對柔性鉸鏈的變形特性進(jìn)行了理論研究，提出了避免壓電疊堆受剪切力的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，為電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)和疊堆預(yù)緊結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了參考。
　　提出了一種基于杠桿機(jī)構(gòu)的壓電直線電機(jī)的工作原理，說明了其工作過程。提出了電機(jī)的設(shè)計方法，并利用有限元軟件對電機(jī)的定子進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在對樣機(jī)實驗的基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化設(shè)計方法。
　　基于杠桿和三角放大原

3、理，提出并設(shè)計了一種組合式放大機(jī)構(gòu)，并將其運用在一種組合位移放大結(jié)構(gòu)壓電直線電機(jī)上。采用有限元軟件對電機(jī)的各參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，在電機(jī)初步調(diào)試的基礎(chǔ)上設(shè)計了改進(jìn)方案。
　　對兩類直線電機(jī)進(jìn)行了實驗研究，實驗結(jié)果表明基于杠桿結(jié)構(gòu)的電機(jī)在低頻率范圍內(nèi)輸出力和速度穩(wěn)定，基本無停滯現(xiàn)象出現(xiàn)；通過組合式電機(jī)上預(yù)留的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，研究了該電機(jī)定子驅(qū)動足橢圓運動軌跡變化對電機(jī)性能的影響；基于組合位移放大的電機(jī)輸出速度與驅(qū)動頻率的