降低合成方波压电马达振子精度要求的研究

针对机械波合成的非正弦谐振式压电马达对振子精度要求高的问题,以合成谐振方波的振子为例阐述了如何在振子加工精度不高时,调整其前两级共振频率并使其满足合成近似方波的要求。首先设计了满足近似方波合成的振子,然后用有限元法研究了3个调整方法:(1)改变振子夹持位置;(2)改变振子夹持位置与压电陶瓷尺寸;(3)改变振子夹持位置与压电陶瓷的粘贴位置。方法 1操作简单、省时,频率变化规律性不明显;方法 2操作复杂,需反复粘贴压电片,费时费力,频率变化规律很明显,易调整;方法 3对频率比没有太大影响,但是可以改变基频大小,也有参考价值。最后进行实验,实验结果与仿真结论相符,且波形为近似方波。

谐振锯齿波驱动型冲击直线压电马达

传统的冲击压电马达大都工作在准静态下,振幅和工作频率相对较低,速度和输出力均不是很高。基于机械波合成理论,设计了一种新型共振型冲击直线压电马达。分析了压电马达的驱动机理,采用有限元仿真法优化了压电振子的结构尺寸。通过合成频率比为1∶2的两个谐振正弦波得到近似谐振锯齿波,设计加工了压电振子、研制了马达样机、进行了性能测试与分析。当预紧力是0.02N、基频驱动电压是300Vp-p(592.5 Hz)时,马达无负载最大速度为32.4mm/s;当预紧力是10N、基频驱动电压是400Vp-p(592.5 Hz)时,马达最大负载力可达1N。实验验证了设计的有效性,表明该种压电马达具有良好的性能。