四驅(qū)動(dòng)足平面超聲電機(jī)的研究.pdf

1、超聲電機(jī)是一種利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)和定子的超聲振動(dòng)工作的新型電機(jī)，具有功率密度大、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小、位移分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，日益成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。相比普通超聲電機(jī)，直線型超聲電機(jī)具有直線運(yùn)動(dòng)可直接產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)，特別適合小型精密運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和控制。目前應(yīng)用的直線超聲電機(jī)大多只能實(shí)現(xiàn)一維運(yùn)動(dòng)，多維運(yùn)動(dòng)電機(jī)的研究還相對(duì)較少。
　　 本研究針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種單定子平面超聲電機(jī)，該電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):電機(jī)不僅可以以差補(bǔ)原理實(shí)現(xiàn)

2、沿平面內(nèi)任意直線運(yùn)動(dòng)，而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)X、Y向電壓的比值實(shí)現(xiàn)沿任意角度直線運(yùn)動(dòng);克服了多定子平面電機(jī)各定子間相互干擾、功率互相抵消的問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴在分析壓電陶瓷壓電特性的基礎(chǔ)上，對(duì)壓電陶瓷激發(fā)定子振動(dòng)的機(jī)理以及陶瓷材料的選擇進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。⑵從振動(dòng)學(xué)角度，對(duì)定子的固有振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)進(jìn)行了分析。⑶介紹了電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。推到了驅(qū)動(dòng)足表面質(zhì)點(diǎn)微觀橢圓軌跡的形成機(jī)理。以電機(jī)沿著X軸方向運(yùn)動(dòng)為例，對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行了分析。推導(dǎo)了典

3、型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)足的運(yùn)動(dòng)方程。⑷介紹了利用有限元分析方法進(jìn)行定子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟。提出了基于靈敏度分析的定子頻率簡(jiǎn)并方法，將電機(jī)的縱彎頻率簡(jiǎn)并到22463Hz。利用有限元諧響應(yīng)分析，分析了定子振幅隨激勵(lì)信號(hào)頻率的變化關(guān)系。借助有限元瞬態(tài)分析，對(duì)典型激勵(lì)下驅(qū)動(dòng)足的運(yùn)行軌跡進(jìn)行了仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)理論分析中建立的驅(qū)動(dòng)足運(yùn)動(dòng)方程的驗(yàn)證。⑸在加工樣機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)激光測(cè)振實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。搭建簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)定了驅(qū)動(dòng)電壓、預(yù)緊力和驅(qū)動(dòng)信