旋转型压电惯性冲击马达的工作特性

为了研究惯性冲击机构中的旋转运动,设计了一台可调节预压力的旋转型压电惯性冲击马达。分析了该马达的运动原理及过程,研究了驱动信号、结构参数、压电元件等对马达运动特性的影响及规律。实验结果表明,该马达的转动速度与驱动信号的频率、电压成正比,与主体和配重的比值(M/m)成反比,转动速度随压电元件充放电时间增加而减小。研究还显示,旋转型惯性冲击马达的机械特性和正反转特性不同于电磁马达,该马达的转动速度-转矩特性为一折线,马达的正向转动速度始终大于反向速度。当驱动信号频率为1 100 Hz、电压为50 V、充电时间为70μs、M/m=8.9时,该马达的转动速度为1.75°/s,最大转矩为0.13 N.m。结果表明,旋转型惯性冲击马达是一个多变量系统,其运动性能受多种因素的控制。

新型超声换能器式直线驻波马达的研究

提出了一种新型直线驻波马达,介绍了其原理和设计过程,研究了设计不规则形状换能器的有限元方法。该马达的结构简单,运行稳定,响应迅速。实验表明,理论设计和实际情况符合良好。

压电马达的发展及其技术特点

指出了工业的发展对电机在转速、体积及运动精度等方面的要求,并分析了传统电磁式电机存在的缺点;分别介绍了压电超声马达和压电谐波马达的工作原理、性能特点及其当前的研究和应用状况;并分别指出了两种压电马达存在的缺点和以后的研究方向。

一种大推力的蠕动式压电直线电机

介绍了一种新型大输出推力的压电直线电机———微脊式蠕动直线电机 ,该电机采用微脊式箝位结构 ,极大地提高了电机的输出推力 ,其输出推力可达 5 0 0N。这种微脊式直线电机有可能成为今后压电直线电机的商品化市场的新产品方向。

行波超声马达压电振子的分区与极化工艺

提出并研制了一种新型定子结构的圆板型行波超声马达，针对压电振子的分区和极化工艺，提出了一种不同于传统方法的新设想。对实验马达的测试表明。

基于压电动力的双级式驱动器

采用双级结构,以满足驱动器的多种功能要求.利用压电陶瓷的高响应速度特性,设计出基于动力学惯性粘-滑原理的变换机构,实现驱动的自锁与步进;利用液力放大器对驱动力、位移分辨力加以提高.对双级式驱动器进行了实验研究,结果表明,双级式驱动器具有2～3 nm的位移分辨力、不小于200 N的驱动力、良好的自锁性能与位置保持精度.

基于FEM的超声电机设计研究

超声电机是机械学、电学、声学、材料学等多学科融合的产物,在进行超声电机的设计时利用FEM软件ANSYS建立了电机的模型,并进行了模态分析和谐响应分析,优化改进了初始结构。通过样机试验验证,对FEM软件中的超声电机建模和分析设置提出了相应的改进,结果证明利用FEM软件设计的超声电机原理可行。

基于FEPG的压电复合结构动态问题求解

基于有限元程序自动生成平台FEPG,建立了压电类复合结构动态问题六个未知场的有限元控制方程,通过编写元件化程序,对纵弯超声电机定子的激振响应进行了求解,实现了对压电类结构动态问题的透明计算,结果表明该方程可以用于压电类问题计算,为研究压电陶瓷在大功率驱动下的非线性本构模型,开发求解超声电机压电复合定子问题的专用有限元程序奠定了基础。

超声波电机的装配调试技术

超声波电机的装配调试是超声波电机研制的重要环节,主要难点是压电振子粘接、预紧力调试及机电匹配调试。本文自主摸索出一套适合超声波电机快速小批量生产的装配和调试技术。采用摩擦材料、定子弹性体、压电陶瓷、柔性印制电路板的一体化粘接,解决压电振子的粘接难题;采用粗调和微调相结合的方法,快速完成机电匹配调试,缩短生产周期。形成一套规范化的装配调试方法及流程,并应用于超声波电机的小批量生产和研制,研制出的超声波电机微型扁平,体积为14 mm×14 mm×4 mm,输出力矩达到2 mN.m,通过功率谱密度(PSD)为0.2 g2/Hz的随机振动和–40℃～60℃的高低温试验,并集成应用到系统中实现步进驱动功能。

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。

新型碗状超声波电动机的研究

针对一类定子结构不确定的超声波电动机,基于压电陶瓷片的逆压电效应,构造出一种碗状型的新型超声波电动机。通过对压电换能器尺寸的设计与调整,从而使电机的部分性能得到优化。利用ANSYS有限元分析的方法对超声波电动机压电换能器进行模态分析和谐响应分析。建立以谐振频率和预压力为超声波电动机基本性能测评标准,并通过实验来验证设计的准确性。