新型箝位式压电电机的设计研究

针对传统箝位式压电电机在谐振态下工作时,方波振动的箝位部分结构设计复杂问题,提出一种新型箝位式压电电机。该电机箝位部分与驱动部分均由同频正弦电压驱动实现正弦振动,通过定子对动子的箝位接触,实现动子单向输出运动。相较于传统箝位式压电电机和超声电机,该电机的定子结构设计无需采用模态简并,结构设计难度降低。利用有限元仿真确定定、动子结构参数,制造样机并搭建实验平台。对箝位部分分别采用正弦波与方波做激励,再对驱动部分进行波形对比,表明正弦波亦能达到预期效果。实验结果表明:准静态时,激励电压频率为250 Hz、电压峰峰值V为10 V时,步进距离为0.5μm,步进速度0.13 mm/s;谐振态时,激励电压频率为540 Hz、电压峰峰值V为70 V时,步进距离为32μm,步进速度16.9 mm/s;该电机可兼顾低频高分辨率和高频高速输出以实现跨尺度工作。