压电谐波电机的研究

压电谐波电机是利用固定的压电驱动器及其位移放大机构作为谐波齿轮传动的波发生器,通过对压电元件的变形形状进行周期性控制,经过位移放大器进行位移放大,使柔轮产生周期性变形。只要使压电波发生器与柔轮接触的各离散点,按给定的柔轮变形规律进行变形,且驱动器的数目以及结构等参数满足连续啮合传动的要求,便可得到低转速的输出,它是一种基于谐波传动原理的新型步进电机。分析了压电波发生器结构以及控制系统的设计。它具有低速输出,功率密度大,结构简单,尺寸小,容易微型化,转动惯量小,定位精度高、效率高和噪音低等特点。

一种高分辨力、大行程微驱动压电马达

样机采用叠片式压电驱动器作为驱动源,利用一对夹爪与丝杠之间的惯性滑移效应实现纳米级微位移驱动,而用丝杠副实现自锁。微位移测量采用高精度电感式测微仪与光学干涉仪。样机平均位移分辨力为5～15nm,驱动力60N,行程15mm。分析表明,对性能的主要影响因素是驱动脉冲参数及丝杠的爬行现象,这为LSPM的进一步优化提供了依据。

压电谐波电机位移放大机构的设计

压电谐波电机是一种基于谐波传动原理的新型低速电机,它由压电波发生器、柔轮、刚轮等组成。压电波发生器由八组以上压电驱动器及弹性铰链位移放大机构组合而成。该文在研究了杠杆、三角、压曲三种位移放大原理后,根据这三种放大原理设计出压电谐波电机的弹性铰链一体化位移放大机构。分析了影响放大机构性能的因素。介绍了放大机构的制造方法。

谐波马达的原理与特点

利用液压、气动元件、电磁力以及功能材料的周期性位移输出使柔轮产生周期变形 ,根据谐波传动原理 ,从而产生机械运动输出 ,完成能量的转换。由此出现的具有液压式、气动式、电磁式以及压电式等波发生器的新型谐波传动形式分别被称为液压、气动、电磁以及压电谐波马达 ,重点讨论了电磁谐波马达和压电谐波马达的结构。

换能器式波发生器驱动的压电谐波电机设计与分析

提出一种新型压电换能器式波发生器驱动的压电谐波电机。首先研究新型压电谐波电机的结构及工作原理。然后进行压电换能器波发生器的设计,设计两级变幅杆压电换能器的结构以及两级杠杆式位移放大机构。最后利用有限元分析软件Ansys,进行压电波发生器的输出位移分析,通过有限元模态分析,获得压电换能器的纵振模态及振动频率,瞬态分析获得压电换能器变幅杆前端质点的最大位移,在此基础上,通过位移放大机构的静力学分析,获得压电波发生器的最大输出位移,结果显示该位移能够满足柔轮的弹性变形需求。

压电谐波电机位移放大机构的设计及有限元分析

设计了压电驱动器的弹性铰链位移放大机构,通过利用ANSYS软件对其模型进行有限元分析;得到了放大机构的应力及变形图,分析了产生位移损失的原因;并提出了提高放大机构放大倍数的设计思路。

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。

压电谐波电机的控制系统设计

压电谐波电机是根据谐波传动和压电逆效应原理设计的一种新型电机;控制系统是使其运转及实现各种控制功能的关键。针对设计的由四相压电驱动器构成的压电谐波电机样机,通过分析其控制原理,提出了相应的控制方案。根据压电陶瓷为容性负载的条件,设计了可快速响应的压电驱动器驱动电路。简要叙述了使电机实现调速、换向、精确定位等各项功能的控制系统软件设计方案。

压电谐波电机承载能力的研究

以保证柔轮与刚轮的正常啮合为条件,引入计算径向变形量系数,设计径向变形量系数以及允许位移损失系数,通过确定位移放大机构输出端允许位移损失量或柔轮的实际径向变形量,计算压电谐波电机承载能力。建立了压电谐波电机承载能力的设计准则,是包括压电驱动器驱动能力选择以及其他结构尺寸设计与校核的主要依据。其输出扭矩与压电驱动器与位移放大机构的刚度成正比,与柔轮变形力、轮齿啮合角以及摩擦系数成反比。克服了基于压电驱动器最大驱动能力建立压电谐波电机输出扭矩方法的缺陷。该模型也可用于采用超磁致伸缩等其他驱动器的谐波电机承载能力的计算。设计计算表明,相对于一般原动机,压电谐波电机能提供较大的输出扭矩。

线性压电马达的动态模拟与性能评估

提出了一个模拟线性压电马达运动特性的动态模型.该模型考虑了马达压电元件的运动顺序,将压电马达视为一个具有变接触刚度与变阻尼系数的两自由度动态系统.其本构方程考虑了压电元件的机-电耦合效应.该模型使用Co-quad图、波特图和根轨迹图进行表述以及实验验证.结果表明,该模型能够预测线性压电马达的运动特性,并可用于改进或设计新的线性压电马达.性能评估表明,实验中使用的线性压电马达具有5 nm的分辨率、20 mm/s的行走速度以及220 N的驱动力。