微射流压电气喷的仿真计算及性能测试

针对具体的微射流压电气喷器件进行了仿真和实验测试，通过阻抗谱分析得到压电气喷器件对应前两阶轴对称振动模式的频谱特性，有效实现压电气喷器件与驱动电路的最佳阻抗匹配，为获得最佳的气体喷射提供了基础条件；利用激光扫描多普勒技术分析了压电结构的振动模态、表面速度、位移幅度分布，并与有限元数值仿真结果做了比较取得了很好的一致性。     

压电行波马达计算机控制系统研究

介绍了一种压电行波马达的计算机控制系统。实验结果表明，研制的压电行波马达在计算机控制系统软件指令下，可实现任意的角度／时间程序步进，步进角从０．１５°起连续可变，显示出高的角分辨特性     

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。对实验马达测试表明，提出的新设想具有优越的工艺性和实用性。     

基于阶跃响应的环形行波式超声马达特性测量

从超声马达转子的运动方程入手，在假定转子受定常阻尼的条件下，求解出阶跃响应，并由此推导出超声马达的输出特性。利用阶跃响应和传统的悬挂砝码的方法分别测量了环形行波式超声马达的负载特性，实验结果表明，两种方法之间的测量误差优于１０％。     

压电超声行波马达的运动形成理论研究

分析了椭圆运动的作用及其影响因素．论证了弯曲振动行波形成的条件．通过理论研究证明，弯曲振动行波可以生成椭圆运动，而单个激励的弯曲振动驻波不能生成椭圆运动。     

真空度对环形行波超声马达驱动特性的影响

超声马达是一种适合于真空环境中工作的理想驱动器,但其在真空下的特性研究较少。利用真空试验机和超声马达特性模拟实验台,分别在常压、低真空和高真空下测试了无磁型和普通型环形行波超声马达的转速和转矩特性。结果表明,两台超声马达的转速和转矩均随环境压强减小而减小;在真空下,普通型超声马达的负载特性较常态下差,无磁型超声马达负载特性受真空度影响较小,且优于普通型超声马达的负载特性。运用声悬浮和摩擦学理论初步分析了产生此现象的原因。     

压电微马达研究进展

利用网络和图书馆对国际上1996年至今的压电微马达研究进展进行了调研。分别介绍了压电薄膜陶瓷的行波、驻波类微马达的最新研究情况，同时也对一种具有与压电微马达特性相同的静电超声微马达的研究作了说明，最后给出了本实验室研制的压电陶瓷行波微马达的运动机理。     

环形行波超声马达驱动电路的研究和设计

在介绍超声马达运行机理的基础上，分析了环形行波超声马达对驱动电路的要求，用驱动电路解决了超声马达中压电振子的极化问题，设计出了一种新颖的具有频率自动跟踪功能的行波超声马达驱动电路，分析了驱动电路的工作条件，得到了超声马达转速频率关系曲线。     

压电线性马达与纳米马达

国外对压电线性马达的研究已经进行了有些年了，并已有较为成熟的应用，它利用压电陶瓷基片或薄膜、电致伸缩材料等功能部件实现驱动。主要特征是能够提供较大的横向输出力。同时。又可能实现超高精度和小位移——毫米级的位移行程和原子级的精度。一般用空载速度、最大推进力、效率及其他一些参数来表表压电线性马达。该文首先介绍几种类型的压电线性马达。包括它们的结构、运行原理和特性等。然后再介绍纳米马达，应该指出，纳米马达是压电线性马达的发展。其特点是能够实现纳米级精度的位移。国外已经在精密仪器、航天航空、自动控制、办公自动化、微型机械系统、微装配、纳米定位等领域得到了实际应用。     

行波型超声马达的数学模型

简介了超声马达的结构和工作原理,针对超声马达结构特殊、机理复杂的特点,从控制的角度出发,采用系统辨识的方法,建立了行波型超声马达的三种数学模型,实验结果证实了模型的有效性。     

超声电机定子的驱动方式及其振动响应特性

通过对行波型超声电机定子电学特性的描述,分析了其电学特点以及对功率驱动的要求,探讨了其在不同工作频带和驱动方式下所具有的特点。在实验研究中,设计了相关实验方案,研究了定子在不同驱动方式下所具有的振动响应、电学性能以及相对的振动效果。最后,根据理论分析和研究结果,提出了超声电机驱动方式选择的最优原则。     

微小型驻波超声电机定子振动特性的仿真分析

针对直径10 mm的两种驻波型超声电机定子的振动特性进行有限元仿真分析。利用ANSYS有限元软件建立定子的有限元模型,进行了振动模态及谐响应的仿真分析,获得定子的主要振动模态、模态频率及振幅。探讨了2种压电陶瓷及定子长度对其谐振频率和振幅的影响。研究结果表明,驻波型超声电机定子上斜槽或斜齿结构可实现模态转换,是实现电机驱动的关键。在分析的两种驻波型超声电机的8个定子中,采用PZT4压电陶瓷材料、长度16 mm的斜槽式超声电机定子的振幅值最大。     

行波型超声波电机等效电路建模

该文在深入分析超声电机运行机理的基础上,从定子、接触区域和转子3方面建立了超声电机等效电路模型。综合现有超声电机等效电路模型的优缺点,考虑摩擦耦合对超声电机的影响,并结合转子振动方程,提出了摩擦层与转子的等效电路模型;对转子侧等效模型进行优化,使其与定子模型结合成完整的电机模型。基于所建立的模型理论,对等效电路进行仿真,仿真结果表明了转子对整个电机电气特征的影响。通过对实际超声电机的测试及其与仿真波形的对比,验证了所提出的行波型超声波电机等效电路模型的正确性,为进一步开展超声电机驱动器和控制器的设计提供了模型基础。     

行波超声马达摩擦材料的研究

行波超声马达是一种靠摩擦力直接驱动的新型驱动器。其中摩擦材料的优劣对于行波超声马达的工作性能和使用寿命有直接的影响。该文提出了一种以超高分子量聚乙烯为基体的摩擦材料，并掺入多种无机徽粒和高分子化合物改善其性能，对制得的摩擦材料样品进行了摩擦学分析和应用于马达的对比实验，从理论和实验的角度提出了行波超声马达用摩擦材料对各摩擦学参数的要求。     

旋转行波型超声波电机的建模

为了加快研制一款直径为45mm的平面旋转行波型超声波电机的驱动专用集成电路(ASIC),有必要得到其电机模型。本文根据实测的电机外特性数据,基于PSIM仿真建模,通过微调模型参数再现已测知参数范围。结果是仿真所得电机两参数模型Rm为(1.2±0.1)k,Cd为(5±0.5)nF,这为推动进一步的研究做出模型数据支持。     

超声行波马达悬浮振子的研究

为了提高超声行波电机的输出功率,该文提出了一种悬浮式振子结构。该结构利用弹簧隔离振子与固定端,利用质量块为定子提供输出力。该振子由压电堆激励,可以产生较大振幅。压电堆工作在d_(33)模式,与经典行波电机中工作在d_(31)模式的压电片相比,其机电耦合系数更大,同时增加了压电材料的体积,提高了电机的输出功率。通过有限元仿真实验验证了理论的正确性,同时研究了在4个尺寸为1.68 mm×1.68 mm×5.0 mm的锆钛酸铅(PZT)压电堆激励下的最优参数。实验结果表明,在峰-峰值为20 V的激励电压下,定子最大自由振动幅值为3.57μm,约为非悬浮状态下的3倍。样机马达最大空载转速为74 r/min,堵转扭矩为0.037 5 N·m。在不增大体积的条件下使用更多的压电堆激励,其输出功率可以成倍提高。     

弯扭复合模态超声电机振子的优化设计

针对目前超声电机振子主要采用纵振或弯振复合而较少采用扭曲振动的形式,该文设计了一种弯扭复合模态的超声电机振子,该振子的振动模态由一阶扭转振动模态和二阶弯曲振动模态耦合而成.采用有限元法对二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率在不同振子尺寸参数下的规律进行分析,并将这些规律拟合为两个多维函数的基础上,以提高二阶弯曲振...     

杆式行波超声电机紧固力的实验研究

以提高一种杆式行波型超声电机性能为目标，对电机定子的结构进行了介绍，强调了定子的紧固力对压电陶瓷及电机本身性能的重要性。介绍一种电机定子紧固力的间接加载方法和PSV-300F-B型高频扫描激光测振系统工作原理及其使用方法。通过实验，得出电机定子的紧固力与定子的一阶弯曲共振频率、工作端面的最大振幅及其振动速度的关系。经过权衡多方面因素，确定本电机的最佳紧固力约为3900N，此时压电陶瓷片承受的压应力为21．3MPa。     

环形直线行波超声电机定子的模态分析

针对一类环形封闭式的行波型直线超声电机定子的振动模态进行了有限元与实验研究。该类电机的定子由两个半圆环和两段直梁构成。分析了有限元的单元尺度对固有频率及频率差的影响以及压电陶瓷片的粘贴位置对固有频率及弯曲振型的影响。对自行研制的超声电机进行了实验研究。实验结果表明，固有频率差的数值计算值与相应的共振频率之差吻合。