旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)等效電路模型及驅(qū)動器的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)具有體積小、低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，在精密儀器儀表、航天、醫(yī)療、機(jī)器人等高新技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。利用等效電路建模是研究超聲電機(jī)一種非常有效的方法。但目前大多數(shù)的等效電路模型都是僅針對電機(jī)定子的，沒有綜合考慮電機(jī)壓電耦合效應(yīng)以及定、轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合情況，因此并不可靠，也不能為電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，本文提出一種超聲電機(jī)完整的等效電路模型，使其能夠正確反映電機(jī)的動力響應(yīng)特性并指導(dǎo)電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)。

2、 本文在詳細(xì)分析定子壓電陶瓷激振和定、轉(zhuǎn)子間摩擦傳動過程的基礎(chǔ)上，分別推導(dǎo)定、轉(zhuǎn)子的運(yùn)動Lagrange方程及壓電陶瓷電流方程，利用機(jī)電類比建立完整的超聲電機(jī)等效電路模型。該模型能夠反映壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)及介電特性，定、轉(zhuǎn)子的機(jī)械運(yùn)動特性和摩擦接觸特性，具有明確的物理意義，能夠反映整個電機(jī)系統(tǒng)的功率流動情況。參數(shù)辨識是應(yīng)用等效電路模型的一個重要方面，本文提出了獲取模型中各參數(shù)的方法，即首先測量單定子的導(dǎo)納以獲得模型中定子部分相關(guān)參

3、數(shù)，然后由摩擦層和轉(zhuǎn)子材料特性參數(shù)估算模型中相關(guān)元件的值，并對模型進(jìn)行簡化，最后計(jì)算電機(jī)輸出功率和摩擦損耗，并進(jìn)行修正。這種參數(shù)辨識方法保證了等效電路模型的準(zhǔn)確性。 在等效模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)驅(qū)動電路中的參數(shù)，包括變壓器匝比和諧振電感的值，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了等效電路模型及參數(shù)辨識方法的正確性和有效性。在現(xiàn)有的超聲電機(jī)驅(qū)動電路中，開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，存在很大的電流尖峰。本文提出一種改進(jìn)的驅(qū)動電路拓?fù)?，在?qū)動變壓器原邊并