双振子弯曲模态直线超声电机的结构设计

通过直线超声电机的结构形式和夹持方式的设计,改善电机的速度稳定性。提出了一款新型直线超声电机。该电机采用矩形板结构,它仅利用了矩形板结构的弯曲振动,有利于提高电机的输出效率;采用双振子结构,有利于提高电机双向速度一致性;单个振子采用一端铰支的夹持方式,有利于提高电机的结构稳定性和速度稳定性。探讨了定子的夹持形式对定子的运动自由度、结构稳定性和速度稳定性的影响规律,提出了有利于结构稳定、速度稳定的定子形式和加持方式;通过ANSYS仿真估算定子振动的对称和反对称模态频率,通过结构优化提高两相模态频率一致性。     

振子齿对驻波型直线超声电机振动模态的影响

对一类直线型驻波超声电机振子的振动模态进行了系统分析，讨论了定子齿的位置、几何尺寸对直线型超声电机的固有频率、振型的影响，为该类驻波型直线超声电机的设计提供了理论依据。     

直线超声电机的研究进展

文中概述了直线超声电机特点、类型、驱动原理及其在国内外的发展研究现状，展望了直线超声电机的应用前景。     

基于振型假定的直线超声电机动力学模型分析

基于分析动力学的哈密顿原理,采用假定将纵弯直线超声电机压电振子的复杂振动在模态域内等效成单自由度系统的简单振动,建立了基于压电陶瓷诱发应变激振的超声电机压电振子的机电耦合动力学模型,通过实例计算验证该模型是较准确的,可以用于指导超声电机的结构优化设计和参数化分析.     

低压驱动V形直线超声电机的设计

针对传统V形直线超声电机驱动电压较大、驱动电路复杂,在配合变压器驱动时不利于结构微型化的问题,提出了一种利用叠层压电陶瓷驱动的低压V形直线超声电机.在对V形直线超声电机的运行机理进行理论分析的基础上,设计了基于叠层压电陶瓷的V形振子并进行了夹持装置的结构设计,进一步制作样机并开展了阻抗实验,测试了样机的外输出特性.实验...     

蝶形双驱动足直线超声电机设计及实验

提出了一种新型双驱动足直线型超声电机.该电机利用联接成一体的两个振子的对称振动,在驱动足端面质点上可获得定/动子之间接触面的切向运动;利用反对称振动,可获得法向运动.同时,激励振子的对称和反对称振动在两个驱动足端面质点上町形成相同方向椭圆运动轨迹,从而驱动压在定子上的动子直线运动.采用有限无法分析了共振频率对结构参数的灵敏度,根据各灵敏度大小适当地调节了结构参数,使定子的两相共振频率基本达到一致.为了获得高速和大推力,前端盖选用硬铝材料,后端盖选用黄铜,压紧螺栓选用镀铬高强度钢材料.实验结果表明:在预压力为70N下,样机的空载速度为0.75 m/s,最大推力为16 N,是定子质量的22倍.     

双足型直线超声电机的原理分析及结构设计

研制了一种新型直线超声电机,首先对其驱动机理进行了探讨,对定子表面质点椭圆运动的形成进行了分析,结合电机输入电压信号的时序阐明了电机工作模态的激发过程;其次对电机结构进行了设计,确定了振子尺寸,组装了一台直线超声电机.     

用于驱动汽车天窗的直线超声电机设计

分析了直线超声电机较电磁电机的优势,设计了一款V型直线超声电机,利用ANSYSWorkbench选取合适的电机工作模态,并对电机小型化、电机工作原理、电机平稳装配、稳定输出以及天窗设计等方面进行研究。加工电机,并用多普勒激光测振仪、测力仪等设备对之进行测试,数据表明电机运行平稳。     

直线超声电机设计、建模和应用的研究进展

直线超声电机作为一种新型作动器,以其独特的结构和驱动原理,在高新技术领域有着广泛的应用。首先,回顾了电机结构设计方面的研究进展,提出了电机的设计理论和方法,阐述了电机结构形式的演化和夹持结构的设计方法;其次,介绍了有关电机理论模型的研究进展,提出了定子机电耦合模型、摩擦接触模型和定/动子冲击模型等;最后,报道了直线超声电机在高精度运动平台、细胞显微操作、微夹持器和绝对重力仪方面的最新应用。     

碟形直线超声电机优化设计

为了有效和快速地实现直线型超声电机的设计,提出了一种基于响应面法的直线超声电机优化设计方法并应用于蝶形直线型超声电机.响应面法是一种试验设计与数理统计相结合的优化方法.首先,利用有限元法建立定子的参数化模型并选定设计变量;其次,利用试验设计方法在变量空间里选取样本点,对各个样本点所对应的结构利用APDL建立有限元模型并进行模态分析和谐响应分析,得到对应各样本点的响应值,利用这些样本点和响应值建立定子响应面近似模型;最后,利用单纯形法找到最佳的设计方案.优化结果显示,蝶形直线超声电机的多方面设计要求都得以实现.     

直线超声电机柔性夹持元件的设计

设计了一种带有柔性铰链的直线超声电机夹持元件,夹持元件的两边和中间带有圆弧柔性铰链。两边的柔性铰链起弹簧作用,以便施加合适的预压力;中间的柔性铰链能够消除定子装配中的附加应力,减小定子装配对定子振动模态的影响。利用有限元方法分析了柔性铰链的变形量与预压力的关系。实验结果表明,直线超声电机夹框的位移与预压力成线性关系,并与有限元计算结果一致。柔性夹持元件装配的定子没有干扰模态,两相模态一致性好,并具有线性的边界条件。     

双足反向型直线超声电机的优化设计及性能仿真

为实现成对微部件反向同步动作的精密定位,设计了一种双足反向型直线超声电机。该电机以矩形板面内一阶纵振和二阶弯振模态为工作模态,通过三角形结构将激励振动放大并在驱动足位置形成椭圆运动,从而驱动两滑条实现反向直线输出。基于工作频率一致性要求进行了电机结构优化,采用谐响应分析验证了设计的可行性。建立定子滑条刚柔接触有限元模型,实现了电机输出性能的仿真。仿真结果说明该电机具有较好的稳定性,空载速度和输出推力分别达到120mm/s和30N。     

双足型直线超声电机的实验研究

研制了一种新型直线超声电机,首先对其驱动机理进行了探讨,设计了电机的具体结构。其次对振子进行了频率响应实验,模态实验,实验表明电机可有效激励出所需振型。分别测定了电机的频率-速度关系、电压-速度关系、相位-速度关系。电机运行中正反两向运动灵活,工作状态稳定,速度基本与输入电压成正比,可采用调压调速;其最大无负载速度可达76 mm/s,最大输出推力2 N,达到了预期设计的目的。     

工作模态控制解耦的塔形直线超声电机

针对现有塔形超声电机无法相互独立控制法向和切向振动等实际应用问题,提出了一种工作模态控制解耦的塔形直线超声电机。塔形电机设计有两个非共面的正交工作模态,分别为用于独立控制法向振动的x-z面内对称振动模态以及用于独立控制切向振动的y-z面内弯振模态。相应设计了压电陶瓷片的极化布置方案,即塔形电机的压电陶瓷片分为A,B两相,其中A相用于激励x-z面内对称振动模态,B相用于激励y-z面内弯振模态。通过对电机A,B两相相互独立控制就可以实现两个非共面正交工作模态的控制解耦。实验表明,在解耦控制条件下,当A相电压固定为400Vp-p, B相电压在0~400Vp-p变化时,电机运行速度与B相电压成正比,最大运行速度为420 mm/s,最小运行速度为23mm/s。     

超声马达定子磨损行为研究

利用自制的超声马达摩擦特性模拟试验台 ,研究了接触预压力和负载力矩对超声马达定子磨损状态的影响 ,提出用绝对转差率 Sf描述定子和转子相对滑动速度变化率。借助于光学显微镜对定子磨损机理进行了分析。结果表明 ,马达定子磨损特征的变化与接触预压力和负载力矩有关 ,可以用 Sf表征。当 Sf<0 .3 4时 ,定子齿面主要表现为表面抛光磨损特征 ;当 Sf>0 .52时 ,定子齿面出现较严重的犁沟磨损特征。     

单模态驱动的非对称定子结构塔形超声电机

现有单模态驱动超声电机或者只能单向运动,或者存在严重磨损。针对此问题,提出了一种单模态驱动双向运动的塔形超声电机。塔形电机由非对称结构塔形定子和动子构成。塔形定子采用非对称的兰杰文振子结构,设计有低阶和高阶非对称工作模态以及相应的压电陶瓷片极化布置方案,通过模态切换就可以实现电机的单模态驱动和正反向运动。分析了电机的工作原理,制作了原理样机,并对样机进行了模态实验和机械特性实验。结果表明,当A相单相激励,电机工作在高阶工作模态,动子正向运行,最大速度为112mm/s,最大输出力为2N;当B相单相激励,电机工作在低阶工作模态,动子反向运行,最大速度为94mm/s,最大输出力为3N。     

棒型直线超声电机最佳激励位置的确定

建立了棒型直线超声电机驱动振子纵向和弯曲振动的力学模型,分析了压电陶瓷位置对驱动振子特定振型振动的激励响应的影响,从而给出了确定激励纵向、弯曲振动的压电陶瓷的最佳安放位置的原则。     

基于直线超声电机控制的供油调节器

针对传统弹用涡扇发动机的供油调节器存在结构复杂、燃油调节速度低和电磁兼容性差等不足,提出了一种基于直线型超声电机驱动的新型供油调节器。分析了直线型超声电机驱动供油调节器进行燃油流量控制的机理,建立了调节器执行机构运动的物理模型,分别推导了执行机构在启动加速、稳态匀速、制动减速三个过程的运动方程。在此基础上,通过数值计算方法对其燃油调节时间进行了计算,最后通过试验进行了验证。结果表明,该调节器的燃油调节时间达到毫秒级,较传统供油调节器缩短了1~2个数量级,可更加快速地调整飞行器飞行状态,有效提高其机动和生存能力。