回轉(zhuǎn)式微動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源的研究.pdf

1、微驅(qū)動(dòng)、定位技術(shù)是當(dāng)今世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，是納米測(cè)量及加工技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，而微位移致動(dòng)器則是微驅(qū)動(dòng)、定位系統(tǒng)中的重要組成部分。壓電陶瓷致動(dòng)器是目前微位移技術(shù)中比較理想的驅(qū)動(dòng)元件，它的出現(xiàn)開創(chuàng)了精度進(jìn)入納米級(jí)的新時(shí)代。 本文研究的課題是：回轉(zhuǎn)式微動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源的研究。其主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括： 1、系統(tǒng)地介紹了壓電陶瓷的性能參數(shù)、壓電元件等內(nèi)容。 2、著重闡述了回轉(zhuǎn)式微動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理、柔性

2、鉸鏈的基本概念、直圓單軸柔性鉸鏈繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用壓電微驅(qū)動(dòng)器結(jié)合柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)，加大了推力和夾緊力，同時(shí)放大了壓電晶體的位移，實(shí)現(xiàn)了單步微角度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；根據(jù)尺蠖運(yùn)動(dòng)(Inchworm motion)原理，采用“推-拉”接力運(yùn)動(dòng)原理，配以適當(dāng)?shù)乃穆夫?qū)動(dòng)信號(hào)，使壓電電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)控制方面，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生四路信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電源直流放大后加載到壓

3、電陶瓷微位移器上?？刂瞥绦虿捎肅51軟件編程，以中斷方式實(shí)現(xiàn)波形控制。 3、對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器電源的作用原理、設(shè)計(jì)特點(diǎn)及分類進(jìn)行了介紹，并給出了壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的電源設(shè)計(jì)要求、方法、電路及實(shí)驗(yàn)波形以及驅(qū)動(dòng)能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。該電源放大倍數(shù)為63倍，輸出電流60mA。同時(shí)對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明，在輸入三角波、方波等動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，該驅(qū)動(dòng)電源可以很好地跟隨輸入波形的變化，實(shí)現(xiàn)了輸入電壓為0～5V時(shí)，輸出電壓在0～280V范圍內(nèi)連續(xù)可