基于悬臂梁结构的惯性冲击直线压电马达

针对大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)观测光纤扫描定位的需求,设计了一种基于悬臂梁结构的惯性冲击直线压电马达,分析了该压电马达的驱动机理。为避免共振,采用有限元仿真法获得了振动座的一阶共振频率。设计加工了马达样机,搭建了实验平台,并进行了马达性能测试与分析。结果表明,在预紧力为0.2 N,驱动信号为锯齿波偏置一半,当电压峰-峰值为60 V(600 Hz)时,马达无负载速度为1.83 mm/s,当电压峰-峰值是15 V时,马达的位移分辨率为0.8μm;当预紧力为0.4 N,驱动信号峰-峰值为60 V(600 Hz)时,马达最大负载为0.18 N,行程为40.5 mm。马达的性能参数符合光纤定位器扫描需求。     

压电型惯性冲击机构的驱动波形分析

压电型惯性冲击式机构是利用压电元件的急速变形来产生连续运动位移的机构。它在精密驱动与定位领域有着重要应用。驱动电压波形是影响机构运动性能的重要因素。从运动学角度分析了驱动电压波形对运动步距的影响，提出了一种优化的驱动电压波形，并进行了压电叠堆型惯性冲击式管内移动机构的驱动试验，结果表明该优化波形比标准锯齿波形具有更好的驱动效果。     

惯性冲击马达的振动控制

为了研究惯性冲击马达运动中的振动问题并进行控制,推导了固有频率表达公式,分析了振动产生的原因,根据固有频率设计了1阶有源低通滤波器作为隔振环节,最后以一台对称式惯性冲击马达为对象进行了实验.实验结果表明,锯齿信号中与固有频率相近的高次谐波是造成惯性冲击马达运动不稳定的重要因素,应用滤波电路后,该马达的平均速度随着驱动频率的增大保持了线性增长,有效消除了振动因素,但锯齿信号的冲击作用减弱导致运动速度有所下降.     

压电马达驱动控制电路的研究

分析和设计了一种频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出单路和双路信号(相位差为90°),驱动控制驻波型和行波型压电马达,并实现了无线遥控,输出频率范围在0～150 kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节.通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求.     

非接触压电马达驱动机理分析

主要研究行波型非接触压电马达的驱动机理，该文引入边界层概念，对振动体产生的边界层进行分析，探讨行波型超声波非接触驱动机理。给出在振于产生的边界层内超声波非接触驱动主要为声流驱动，而在边界层外是由壁面行波产生的斜向声辐射压力驱动。     

“三驱动足”压电马达研究

分析了驻波压电马达的工作原理，提出一种驻波式“三驱动足”压电马达，说明了工作原理，设计研制了试验装置，并进行了初步的试验研究。     

压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0     

“双驱动足”回转式压电马达初步研究

提出一种“双驱动足”回转式压电马达，分析了其工作原理，并根据工作原理，设计，研制了样机，进行了初步的试验研究，证明工作原理基本正确，为今后进一步研究提供了参考依据。     

压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器研究

研制了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元的新型惯性冲击式直线精密驱动器。对自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片的动态特性进行了有限元法(FEM)分析和实验研究,提出了压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法。对压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器进行了性能测试,测试表明该驱动器具有结构简单,行程大,驱动力强和分辨率高等特点,特别是其成本不足传统惯性冲击式驱动器的百分之一。     

压电超声马达驱动电路的研究

提出了一种基于计算机控制的压电超声马达谐振频率自动搜寻系统。在此系统中,首先使用计算机来产生一个频率可调的超声波驱动信号,然后通过对马达转数的检测,系统得到压电超声马达的最佳谐振频率值。试验证明本系统能够自动地查询到压电超声马达的最佳谐振点,并且,通过实验结果讨论了马达谐振频率与电路匹配状态对压电马达的影响。     

惯性冲击式压电微电机的研究

惯性冲击式压电微电机是近年来出现的一种新型驱动装置。阐述了微电机的工作原理和运动过程,提出了几种机械结构的设计方法并进行了对比,对微电机模型进行了动力学分析,设计了相关的驱动电源并进行了实验。经验证,设计的微电机工作性能稳定,最大运动速度为150μm/s。     

新型摩擦变化式压电惯性驱动器

由于目前压电惯性驱动器普遍采用非对称性信号激励,驱动信号发生与控制系统复杂,该文提出采用对称电信号激励压电元件产生往复相同的惯性冲击力,通过控制机构和支撑面之间的摩擦力,使驱动器定向运动,形成有规律的新型压电惯性驱动器的研究方案.分析了驱动器的工作原理及结构特点,建立了驱动器的动力学模型,设计研制了基于V型导轨的摩擦变化式压电惯性驱动器样机并进行了仿真分析与试验测试,结果表明,提出的新型驱动器具有输出性能稳定,负载特性好,重复定位精度较高等特点.     

四音叉定子驱动的压电旋转电机动力学特性

提出基于四音叉式定子驱动的旋转超声电机,选定定子的一阶面外弯振与二阶面内弯振为工作模态,复合形成旋转运动。阐明了电机驱动机理,基于频率一致性优化得到音叉杆尺寸为24 mm×4.2 mm×5 mm,公共部分尺寸为12 mm×12 mm×3 mm。建立电机的有限元(FEM)模型,对电机进行谐响应分析,排除激励时产生干扰模态。采用激励信号幅值为250 V、频率为28 000 Hz对电机进行瞬态分析,得到动足的x、y、z向振幅分别为1.4μm、0.8μm和1.2μm。对电机进行运动特性分析,验证了该旋转电机具有良好的调频、调压、调相特性。     

惯性式压电陶瓷驱动器的研究

详细讨论了惯性式压电陶瓷驱动器的驱动原理,建立了惯性式压电陶瓷驱动器的动力学模型,从理论上分析了驱动器的驱动电压与驱动力、位移之间的关系,作出了驱动电压与驱动力、位移之间的关系图,通过实验得到的数据作出驱动电压与驱动力、位移图,理论分析结果的图像与实验结果的图像是一致的,证明所建立的贯性式压电陶瓷驱动器动力学模型是合理的。     

一种直线压电电机驱动足的结构优化设计

直线压电电机在精密仪器、生物医学和半导体封装等行业具有广阔的应用前景,其定子结构特性直接影响了电机运行的稳定性和输出性能。以一种直线压电电机定子驱动足的位移输出特性为优化目标,研究该类电机驱动足结构优化设计方法,提高该类电机的综合输出性能。通过分析驱动足的微观几何位移特性,理论研究了驱动足结构参数对输出端宏观运动特性的影响。研究了不同结构下驱动足的输出特性,确定驱动足的结构参数及最优值。最后对优化后的驱动足位移输出性能和力学性能进行仿真分析。加工优化样机,并测试电机的机械输出性能。实验结果表明,电机的输出力为0.64 N,比优化前增大了52.4％。     

基于Buck电路的压电陶瓷脉冲驱动电源研究

为提升传统压电陶瓷驱动电源的效率与动态性能,以双N型金属 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）降压拓扑为基础,设计了一种新颖的压电陶瓷脉冲驱动电源方案,并进行了理论分析与实验验证。电源系统中主电路对输入高压进行降压调节,采样网络实时地检测压电陶瓷的驱动电压与电流,通过闭环控制对输出电压进行调节。同时,为使压电陶瓷驱动电源具有良好的自动调节能力,引入了模糊比例 积分 微分(PID)控制算法,提高了驱动电源的动态性能。     

一种基于压电陀螺的捷联惯性测量与制导系统

介绍了一种由压电陀螺和石英挠性加速度计组成的捷联惯性测量与制导系统，它具有全天候、全姿态、快速、实时地反映载体的姿态、速度和位移的能力，达到测量或控制载体导航参数的目的。主要用于主攻型水雷的弹道测量，也可用于战术弹等短时使用的武器及系统的惯性测量或制导。