一種圓柱桿式超聲電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究.pdf

1、超聲波電機(jī)是上世紀(jì)八十年代發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，不同于傳統(tǒng)的電磁電機(jī)，它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激勵(lì)超聲振動(dòng)，借助彈性體諧振放大，通過摩擦將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。這種電機(jī)具有響應(yīng)快、低轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)簡單、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)，在微型機(jī)械，機(jī)器人，精密儀器，等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　超聲波電機(jī)的形式多種多樣，小型化和大力矩是其發(fā)展的兩個(gè)重要方向。其中圓柱桿式雙轉(zhuǎn)子行波超聲波電動(dòng)機(jī)以其輸出力矩大從而具有良好的發(fā)展前景。在

2、參考大量國內(nèi)外研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上本文以圓柱桿式雙轉(zhuǎn)子行波超聲波電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其驅(qū)動(dòng)機(jī)理、設(shè)計(jì)理論、以及驅(qū)動(dòng)電路頻率等進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。
　　本文開展的研究工作和取得的成果如下:
　　1、首先回顧了國內(nèi)外超聲波電機(jī)的發(fā)展歷程，簡單介紹了超聲波電機(jī)的分類、特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了圓柱桿式行波超聲電機(jī)的特點(diǎn)、發(fā)展簡史以及國內(nèi)外的研究狀況及應(yīng)用。
　　2、介紹了圓柱超聲波電機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)理論，包括壓電陶瓷的振動(dòng)理論以及梁的彎曲振動(dòng)

3、理論，建立了圓柱超聲波電機(jī)的簡單數(shù)學(xué)模型;因?yàn)闄E圓運(yùn)動(dòng)軌跡的合成是超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的本質(zhì)所在，所以著重分析與討論了超聲波電機(jī)橢圓運(yùn)動(dòng)的形成。
　　3、通過有限元理論建立電機(jī)定子結(jié)構(gòu)有限元理論模型，得出壓電陶瓷壓電系數(shù)對(duì)電機(jī)固有頻率產(chǎn)生影響的重要結(jié)論。并通過ANSYS分析得到試驗(yàn)樣機(jī)的工作頻率。
　　4、提出了超聲電機(jī)諧振頻率分離式電學(xué)匹配方法。以開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)的超聲電機(jī)為了避免激發(fā)出電機(jī)的非工作模態(tài)振動(dòng)，需要串聯(lián)電感濾除高次諧波