基于PZT扭振模式的纵-弯耦合模态驻波型直线超声波电机

基于耦合振动理论设计出一种新型偏心式结构的驻波型直线超声波电机,其工作模态为包含一阶纵振成分与二阶弯振成分的耦合振动模态。与纵振和弯振的复合振动模态不同的是,该研究所设计超声波电机的工作模态通过构造定子的质心偏移条件,将这两种振型成分耦合,形成定子的耦合模态。其中,二阶弯振成分由金属弹性体两端压电陶瓷(piezoelectric ceramics,PZT)的扭振模式(d_(15)模式)激励产生,一阶纵振成分通过耦合同时产生。设计了工作于d_(15)模式的压电陶瓷的极化以及电源激励方案,详细阐述了电机的工作原理。利用有限元分析软件对定子的结构尺寸进行了设计,并对定子进行瞬态分析以得到各驱动足的运动轨迹。制作电机的试验样机并搭建试验平台,测试了样机的频率特性、电压特性以及机械特性。

混合激励型直线超声波电机的双相位控制研究

本文研究了混合激励型直线超声波电机的双相位控制特性,研究了多种双相位控制策略及对应的相位-速度关系。文章利用解析法推导了混合激励型直线超声波电机驻波表达式,推导了不同双相位控制策略下的电机的速度特性公式。利用Ansys软件建立了电机有限元模型,通过谐响应分析进一步研究了不同双相位控制方案下驱动足振幅变化规律。最后搭建实验平台,通过实验进一步验证了双相位控制理论分析的正确性。

计及动子振动的直线超声波电机驱动性能分析

文章研究了动子的振动对驻波型直线超声波电机驱动性能的影响。在传统驻波型超声波电机的驱动机理的基础上,通过在定子的不同振动阶段建立动子振动时的驱动力数学模型,研究了动子振幅对驻波型直线超声波电机驱动性能的影响。理论分析表明,动子振幅越大,电机的驱动性能下降越严重。在此基础上,文章通过采用U型结构动子,并附加阻尼的方式,有效的降低了动子振幅,提高了电机的输出。有限元分析证明了动子的减振效果,实验证明了理论的正确性和方案的可行性。