圓柱定子彎曲振動(dòng)超聲波電機(jī)及電源的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超聲波電機(jī)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型驅(qū)動(dòng)裝置，該電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī)，它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動(dòng)，借助彈性體諧振放大，通過(guò)摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)。這種電機(jī)具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、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，家用電機(jī)，航空航天，汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 本文以圓柱定子彎曲振動(dòng)超聲波電機(jī)為研究對(duì)象，在閱讀和分析了大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，分析了其

2、驅(qū)動(dòng)機(jī)理，建立了其數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用理論推導(dǎo)和有限元軟件Ansys 進(jìn)行仿真，確定了電機(jī)設(shè)計(jì)方案及參數(shù)，制作了圓柱定子型超聲波電機(jī)的樣機(jī)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與分析。本文研究的主要內(nèi)容概括如下： １、簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)的研究歷史、特點(diǎn)及其應(yīng)用前景；對(duì)現(xiàn)有的超聲電機(jī)進(jìn)行了分類。詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外已研制和正在研制的圓柱定子行波超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、性能及應(yīng)用前景。 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

3、及梁的彎曲振動(dòng)理論，建立了圓柱超聲波電機(jī)的簡(jiǎn)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，所以接著分析與討論了超聲波電機(jī)橢圓運(yùn)動(dòng)的形成。 ３、詳細(xì)探討了圓柱體彎曲振動(dòng)超聲波電機(jī)設(shè)計(jì)和制作，從超聲波電機(jī)的定子著手，確定設(shè)計(jì)方案，采用理論計(jì)算并結(jié)合ANSYS仿真計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)，研制了該類型電機(jī)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。 4、設(shè)計(jì)了雙路諧振式升壓電源，論述了其工作原理、電路特點(diǎn)以及對(duì)實(shí)際電路的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，并對(duì)其