薄板面內(nèi)振動(dòng)直線型超聲電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì).pdf

1、本課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：50575103）。 直線型超聲電機(jī)在小型、精密直線運(yùn)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)和控制方面有著廣闊的應(yīng)用前景，在精密儀器儀表、航天、醫(yī)療、機(jī)器人等高新技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)揮著傳統(tǒng)電磁式電機(jī)難以替代的作用。 本文以實(shí)現(xiàn)基于薄板面內(nèi)振動(dòng)的直線型超聲電機(jī)為目標(biāo)，對(duì)這種直線型壓電駐波超聲電機(jī)進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)機(jī)理、建模、設(shè)計(jì)、仿真和驅(qū)動(dòng)方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要的研究?jī)?nèi)容和成果概述如下： 1.系統(tǒng)地介紹了直

2、線型超聲電機(jī)的定義、結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，敘述了直線型超聲電機(jī)的研究現(xiàn)狀，指出了其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來(lái)的應(yīng)用前景。分析了兩個(gè)原有基于薄板面內(nèi)振動(dòng)類型的電機(jī)的不足，提出改進(jìn)方法。 2.研究的重點(diǎn)：1) 改善電機(jī)定子夾持對(duì)電機(jī)工作模態(tài)的影響，2) 找到調(diào)節(jié)兩個(gè)工作模態(tài)共振頻率一致的方法。研究了一種新結(jié)構(gòu)的直線型超聲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。結(jié)合電機(jī)輸入電壓信號(hào)的時(shí)序闡明了電機(jī)工作模態(tài)的激發(fā)過(guò)程，從理論上證明了驅(qū)動(dòng)足橢圓運(yùn)動(dòng)的形成。利用有限元計(jì)算的方

3、法對(duì)定子進(jìn)行了具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)以及振動(dòng)模態(tài)的分析。 3.結(jié)合超聲波電機(jī)電源的基本要求以及層疊式壓電陶瓷的性能特點(diǎn)分析了基于層疊式壓電陶瓷的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的特點(diǎn)。研制了可替代目前分立元件為主的基于集成電路的驅(qū)動(dòng)電源。并且進(jìn)一步提出了兩種有效的驅(qū)動(dòng)層疊式壓電陶瓷作為激振源的超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路方案，利用電路仿真軟件驗(yàn)證了其可行性。 4.研制了兩臺(tái)新型直線駐波超聲電機(jī)。在第一臺(tái)樣機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研制了第二臺(tái)樣