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

1、本課題來源于國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：50575103）。 直線型超聲電機(jī)在小型、精密直線運動裝置的驅(qū)動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。 本文以實現(xiàn)基于薄板面內(nèi)振動的直線型超聲電機(jī)為目標(biāo)，對這種直線型壓電駐波超聲電機(jī)進(jìn)行了驅(qū)動機(jī)理、建模、設(shè)計、仿真和驅(qū)動方面的理論和實驗研究。主要的研究內(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，敘述了直線型超聲電機(jī)的研究現(xiàn)狀，指出了其開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來的應(yīng)用前景。分析了兩個原有基于薄板面內(nèi)振動類型的電機(jī)的不足，提出改進(jìn)方法。 2.研究的重點：1) 改善電機(jī)定子夾持對電機(jī)工作模態(tài)的影響，2) 找到調(diào)節(jié)兩個工作模態(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)的運動機(jī)理。結(jié)合電機(jī)輸入電壓信號的時序闡明了電機(jī)工作模態(tài)的激發(fā)過程，從理論上證明了驅(qū)動足橢圓運動的形成。利用有限元計算的方

3、法對定子進(jìn)行了具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計以及振動模態(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分析了基于層疊式壓電陶瓷的超聲電機(jī)驅(qū)動電源的特點。研制了可替代目前分立元件為主的基于集成電路的驅(qū)動電源。并且進(jìn)一步提出了兩種有效的驅(qū)動層疊式壓電陶瓷作為激振源的超聲電機(jī)的驅(qū)動電路方案，利用電路仿真軟件驗證了其可行性。 4.研制了兩臺新型直線駐波超聲電機(jī)。在第一臺樣機(jī)的基礎(chǔ)上對定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研制了第二臺樣