一种双足驱动直线超声波电动机的设计

设计了一种单边双足驱动的面内振动直线超声波电动机,其定子采用了一片铜板和八片压电陶瓷构成的复合结构,压电点陶瓷沿着厚度方向极化,对称安装在矩形铜板的两个表面上。建立了该电机的机电耦合动力学模型,通过仿真确定了驱动足的位置,并试验研究了电机的特性。

新型直线超声波电动机的测控系统

介绍了由工控机为控制主机,PCL-818L为I/O接口、光栅尺为检测元件,调频电路为驱动电源构建的直线超声波电动机测控系统的工作原理和基本构成,分析了硬件和软件组成。测试结果表明,该测控系统能够实现电机运行的起停和方向控制,并且能够准确测量电机起停的过渡过程及稳态过程。

T型直线超声波电动机的运行机理及其特性分析

提出了一种新型T型直线超声波电动机,利用PZT d31模式激发压电双晶悬臂梁产生纵向振动,并通过驱动足与滑条间的摩擦作用带动滑条作直线运动。研究了电动机结构和运行机理,采用有限元方法对T型直线超声波电动机定子进行了建模和分析;利用冲量定理和力平衡原理建立电动机定子和滑条接触面力传递模型,仿真分析了不同预压力作用下电动机的速度-推力输出特性,实验验证了仿真分析结构的正确性。实验结果表明,在激励电压幅值Vpp为200 V和激励频率为23.75 k Hz作用下,电动机在预压力为50 N时的空载直线速度达到250 mm·s-1,在预压力为200 N时的最大推力达到7.6 N。

直线超声波电动机控制技术

综述了直线超声波电动机控制策略研究现状及其发展趋势,简要介绍了由专用DSP控制器组成的主从式控制系统,模糊神经网络控制与传统的控制相结合为控制策略,将是直线超声波电动机控制的发展方向。

H形直线超声波电动机的研究

在纵弯复合模态直线超声波电动机的基础上提出一种H形直线超声波电动机,该电机基于H形压电振子两侧金属直梁的一阶伸缩振动模态和三阶面内弯曲振动模态的叠加,在四个驱动足驱动下交替实现力的输出,通过改变两个工作模态相位差来实现速度控制及正、反方向驱动。利用有限元数值方法对振子进行了模态优化设计,确定了振子的结构参数,并加工制作了原理样机,对样机的输出特性进行了实验研究。该模型样机在驱动频率为30.70 kHz时,动子最大速度为230 mm/s,单侧驱动力为0.47 N。

新型直线超声波电动机的研究进展

直线超声波电动机因其具有结构简单、可直接驱动、定位精度高等优点而受到广泛关注。综述了直线超声波电动机的研究概况和进展,分析不同类型直线超声波电动机的结构及驱动机理。

直线超声波电动机在信息产业中的应用

以计算机硬盘驱动器为例,分析了直线电动机用于计算机磁头驱动的特点及信息产业对直线电动机的要求,概述了直线超声波电动机在信息产业中的应用研究现状,提出了直线超声波电动机应用的关键技术,并分析了其在信息产业中的应用前景。

驻波型直线超声波电动机分析与测试

研究一种驻波型直线超声波电动机。首先分析电机的结构和工作原理,接着采用解析法建立电机金属弹性体的振动模型,分析其自由振动的模态及对应的频率,并与有限元法分析结果进行比较。然后对样机进行了阻抗-频率特性测试,理论分析结果与实验测试结果相吻合,测试结果也表明,驱动足对电机的共振频率有影响,驱动足的位置越靠近振动的节点,对振动频率的影响越小。最后设计了一种电接触测试法,对电机驱动足与地面的接触状态进行了研究,结果表明,驱动足的位置越靠近振动节点,接触时间越长,电机行进速度越慢。

一种基于压电叠堆的微型直线超声波电动机研究

对已有的直线超声波电动机进行改进,研究了一种新的微型直线超声波电动机,采用了压电叠堆,具有低驱动电压、结构简单、装配方便的特点。压电叠堆通过自主设计完成。电机定子使用对称和反对称模态作为工作模态,在ANSYS软件中使用有限元方法分析了电机定子的对称和反对称2种模态频率对其结构参数的灵敏度,并对其进行调整,以使得定子的对称和反对称模态频率保持一致。对电机定子进行了模态测试,实验结果与理论分析基本一致。对样机进行了性能实验,当实验条件为激励电压15 V、频率38 k Hz时,样机的无负载最大速度为30 mm/s,最大推力为2.2 N。通过微型化改进,电机定子最大推重比从97 N/kg增加到157 N/kg。

双翼形直线超声波电动机

提出一款双翼形直线超声波电动机。电机定子为一个带双翼的空心圆柱结构,其利用双翼弯曲振动致使空心圆柱上下、左右摆动的两个振动模态工作,驱动动子旋转直线运动。推导了电机定子驱动质点的运动轨迹方程,研究了电机定子驱动动子运动的工作机理。利用有限元法进行分析计算,对定子驱动质点的运动轨迹进行了仿真,验证了电机运动机理分析的正确性。制作了双翼形直线超声波电动机原理样机,并进行性能测试,试验表明电机的工作频域范围较宽,在激励电压峰峰值为250 V时,电机的空载速度为1.55 mm/s,最大输出力为0.106N,是定子质量的11.7倍。

直线超声波电动机的多轴运动控制解决方案

直线超声波电动机驱动的多自由度并联运动平台是实现精密空间定位的重要方法。而多自由度平台的多轴运动控制系统是实现复杂运动控制的核心技术和重要基础。针对自主研发的全直线超声波电动机驱动的五自由度并联精密定位平台,研发了一种直线超声波电动机多轴运动控制解决方案,并将伺服控制领域已广泛应用的工业以太网技术引入超声波电动机控制领域,实现了超声波电动机控制系统的开放式、模块化、智能化。

直线超声波电动机半实物仿真系统平台设计

介绍了一个基于M atlab/S imu link/xPCTarget的直线超声波电动机半实物仿真平台。该平台采用主副机结构,首先在主计算机上根据控制策略建立相应的S imu link仿真模型,然后用对模型进行编译,生成可执行代码,下载到副计算机上执行,副计算机根据控制策略和位移反馈信号控制电机的运行。通过改变S imu link仿真模型,即可实现不同控制策略对直线超声波电动机的半实物仿真。仿真试验证明方案是可行的。

V形直线超声波电动机运动分析和实验

试制了V型直线超声波电动机样机,分析了该电机实际工作状态下对称和反对称模态的激发过程;对实际工作过程中驱动足的椭圆运动进行了分析,得出电机实际工作时驱动足的椭圆运动轨迹为一斜椭圆。斜椭圆的轨迹不仅与两个兰杰文振子的纵向振幅有关还和安装角θ角有关。通过理论分析可知,安装角θ直接影响到电机的最大速度和电机最大输出推力。该角度在设计和安装时应该充分保证精度。

基于ANSYS的直线超声波电动机仿真

研究了一种纵弯复合型的直线超声波电动机,介绍了其结构和工作原理,运用ANSYS 11有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析和接触分析。通过仿真得到了压电振子的振型,计算了压电振子的产生纵弯复合振动的最佳频率,验证了压电振子驱动足的椭圆运动的形成,并通过接触分析证明了这种直线超声波电动机的可行性。仿真结果对纵弯复合模态的直线超声波电动机的设计具有重要的指导意义,为直线超声波电动机的制作和实验研究奠定了基础。

直线超声波电动机精密定位系统位置精确控制

针对直线超声波电动机驱动的精密定位平台,建立了一个完整的闭环控制系统,集人机交互、数据采集显示和位置精确控制于一体。在单纯PID连续控制无法达到理想控制目标的情况下,结合超声波电动机的控制特点,借助其在极短脉冲激励下运行高分辨率的优势,融合了微步控制的思想,最终使系统达到了较好的控制品质。实验表明,系统在不同行程下的重复定位精度在0.5μm以内,且运行平稳、快速。

微型化矩形振子近似行波型直线超声波电动机

探索了在微型直线超声波电动机中实现近似行波驱动的途径,研制了一种外形尺寸为39 mm×6 mm×12.7 mm的环状矩形振子近似行波型直线超声波电动机。结合电机振子的有限元模态分析,阐述了依靠激发空间相位差为90°的两个正交弯曲振动模态,实现行波在环状矩形振子上被激发和传播的电机运动原理。使用7块压电陶瓷片来分别激发振子的两个工作模态。在振子底部设计了梳齿状结构,以放大振幅。利用有限元法进行结构设计,使两个工作模态的频率简并。通过激光测振,证实了电机振子设计方案的有效性。通过对实际样机的驱动齿旋向测试,初步证实近似行波的形成及传播的存在。初步的样机特性实验表明:在频率为66 kHz和160 V峰峰电压激励下,电机最大速度为162.5 mm/s,最大预压力负载为8.5 N。该电机初步达到设计目标。

双兰杰文振子V型直线超声波电动机的设计与实验

提出了一款由双兰杰文振子组成的V型直线超声波电动机,该电机通过两个兰杰文振子的纵振和弯振,在定子驱动足上形成椭圆运动,从而驱动直线滑轨对外输出直线运动。该电机使用了阶梯型超声变幅杆,有效地放大了定子驱动足处的振幅。介绍了电机的结构和工作原理,然后介绍了使用有限元法优化定子的方法,最后对实验样机进行了输出特性测试。结果表明,该电机无负载的最大输出速度206 mm/s,电机的最大输出力为10.5N。

纵弯模式驻波直线超声波电动机原理与设计

提出了一种基于薄板面内振动的纵弯模式驻波直线超声波电动机。利用定子一阶纵振和二阶弯振的复合振动使得定子驱动足上质点的运动轨迹为椭圆,在两驱动头的上方紧压一直线导轨,驱动头的椭圆运动通过两者的接触表现为导轨的左右直线运动。讨论了该电机的驱动机理,并对电机的输出特性做了初步的实验研究。

直线超声波电动机定子和夹持元件的一体化设计

提出超声波电动机定子和夹持元件一体化设计方法。该方法将V形直线超声波电动机的驱动足、配重块和夹持元件设计成为一个定子的整体结构,该结构由45#钢通过线切割加工而成。其中的夹持元件由柔性铰链构成,以代替弹簧元件起弹簧作用。有限元方法被用来优化定子的结构,以保证两相振动模态的一致性。试验表明,在激励电压为200 V和预压力40 N情况下,电机的最大运行速度为471 mm/s,最大输出力为15 N,定子质量为125 g,推重比达到12。

基于LabVIEW的低成本直线超声波电动机速度测试系统

针对现有直线超声波电动机速度测试系统开发成本高、测试精度低、不易扩展等问题,开发出一种低成本直线超声波电动机速度测试系统。该测试系统主要由采集模块和数据处理模块组成,采集模块主要包括位移传感器和AD7606模数转换模块,数据处理模块由上位机和下位机组成。下位机通过STM32微处理器控制模数转换芯片完成位移传感器信号的采集,通过串口发送给上位机,上位机利用LabVIEW软件完成数据处理。利用该测试系统对柱状直线电机进行测试,结果表明,该系统运行稳定,测量精度高;与传统直线超声波电动机测试速度系统对比,该测试系统具有成本低、易于扩展等特点。