基于压电作动器的直线电机及其高效驱动

由于传统的压电作动器驱动易造成严重发热、波形欠佳以及处理速度要求较高等问题,本文提出了一种新型的基于压电作动器的非共振型直线电机及其驱动方式.为满足作动器大容性负载特性及其驱动器对高频率的需求,通过电路匹配分析,提出了直流升压变换器和谐振变换的驱动方案,设计了偏压电路使输出驱动波形满足作动器驱动电压的要求.采用傅里叶变...     

一种新型大推力直线压电作动器

设计了一种新型大推力直线压电作动器,采用螺旋箝位的方式实现对压电叠堆微小位移的累积输出,实现了大推力和长行程。对该种作动器的驱动机理和作动器设计过程中的关键技术问题进行了详细的分析,包括力矩电机的转速设计、上下柔性联轴器的扭转刚度设计、螺母和丝杠之间相关机械参数的设计以及对所选压电叠堆进行性能测试并选择其最佳工作频段。原理样机长为140 mm,最大直径为45mm,重量为0.7 kg,行程为40 mm。在力矩电机转速为300 r／min,压电堆驱动频率为100 Hz时,作动器的最大输出力可达130 N。     

嵌有压电作动器的滚珠丝杠驱动系统

将压电作动器置入滚珠丝杠驱动系统,可以灵活地控制滚珠丝杠的预紧力和运动;在伺服电动机粗定位的基础上,可以实现纳米级精确定位;通过脉动作用保证了系统的低速运动稳定性。     

应用于干涉显微镜的直线压电作动器

提出了应用于干涉显微镜焦距调节的直线压电叠堆作动器和微动台.介绍了基于三角位移放大原理的压电作动器结构设计,利用ANSYS的APDL语言实现了对作动器钢架结构的建模,并采用Optimus中自带的差分进化算法(DE)对其结构尺寸进行了优化.制作了实验样机,激光干涉实验表明:当驱动电压信号幅值为40～100 V时,作动器位移放大倍数可以达到7.最后,将设计的直线作动器作为驱动核心安装在自行设计的微动台上,然后将组成的系统用于光学干涉显微镜.实验显示,整个系统在电压为24～40 V,阶梯增量电压为0.8V时,步进分辨率可达23 nm,满足干涉显微镜细分干涉条纹所需要的直线位移分辨率的要求.     

新型集成式压电作动器中的液压传动原理

以科研成果深化与延伸课程教学模式为目标,探索利用新型集成式压电作动器科研成果反哺《液压与气压传动》课程研究性教学方法、教学模式以及实施策略,剖析新型集成式压电作动器中所蕴含的流体力学、液压泵、液压控制阀、液压缸以及蓄能器等液压元件的新型结构及其集成原理,深化液压技术主要知识点的原理解析与应用实例认识。拓展《液压与气压传动》课程教学内容广度与深度,构建完成《液压与气压传动》课程研究性教学新模式的实施路径与实施策略。     

双足压电直线作动器结构优化与实验

为提高双足压电直线作动器的有效驱动,增强作动器中二级杠杆微位移结构和柔性铰链的放大能力,对作动器的结构参数进行优化。首先,对二级杠杆微位移机构的放大倍数进行理论计算,基于ANSYS完成作动器定子作动仿真过程;其次,通过仿真分析发现,在作动器定子中综合使用直圆型柔性铰链和直梁型柔性铰链,会使作动器定子放大倍数得到优化,最优铰链参数对应的放大倍数为8.131;最后,制作了该作动器样机并进行了定子驱动足振幅测试,两驱动足的振动相对稳定。实验结果表明,驱动足I,II的位移振幅在60和63μm的上下范围浮动,与实际相符合。与现有的压电直线作动器相比较,该作动器结构简单,易于安装调试,具有大振幅驱动和运行稳定等特点。     

双足步进作动压电直线电机的工作机理及试验

大行程和高精度是半导体加工、光波导封装等现代精密制造领域对作动器提出的新要求,在传统作动器中这两个特性往往相互矛盾从而难以同时具备。为获得满足这一要求的作动器,基于叠层压电堆器件的特点提出了一种新型步进压电直线电机的原理,详细分析了它的作动机理,该原理方案具有较大的作动行程和较高的步进分辨率,同时其输出推力与预压力成正比,有望获得较大的推力和自锁力。在原理分析的基础上,设计了电机的结构方案并加工了样机,讨论了该电机对装配的特殊要求并对样机的装配进行了验证试验,样机作动试验结果验证了该原理方案的可行性,并且在直流偏置50 V、峰峰值为100 V、频率10 Hz的正弦电压激励下,样机的平均速度达63.3μm/s,这与理论计算的相对偏差为6.9%。     

光驱动压电作动器用于薄壳振动控制策略的研究及可行性验证

为提高薄壳结构工作性能,突破现有的结构振动控制方法局限性,采用新材料PLZT,开启了利用光电压驱动压电作动器的新研究。现对利用光驱动压电作动器方法用于薄壳振动控制进行了研究,设计其控制策略,并通过试验研究验证了所设计的控制策略的有效性和光驱动压电作动器方法用于薄壳振动控制的可行性。     

基于压电自感作动器的振动主动控制系统研究

介绍了压电自传感作动器电学物理模型,分析了传统的桥路法在提取结构振动信号时所存在的问题,进一步提出了将最小二乘均方(Least Means Squares,简称LMS)自适应算法同时应用于压电自传感作动器传感与激励信号间的动平衡分离以及压电智能结构振动的主动控制,并从理论上进行了证明。软、硬件仿真试验结果表明：采用基于LMS的自适应算法可实现压电自传感作动器传感与激励信号完全地、不失真地分离以及压电智能结构振动的实时抑制。该策略原理简单,易于在智能结构振动主动控制、结构的健康监测中得到广泛应用．具有一定的实用价值和工程应用前景。     

基于压电作动器的主动隔振系统

基于压电陶瓷的本构方程,建立了主动隔振系统的模型,分析了各参数对受控对象的影响,利用MATLAB语言确定了控制器的参数,并对控制前、后的隔振效果进行了比对.结果显示,该主动隔振系统对低频信号具有良好的隔振效果.     

伺服电机直驱式电液执行器的研究

介绍了一种伺服电机直驱式电液执行器的组成及其应用背景;比较了伺服电机直驱式电液执行器和传统电液伺服执行器各自的优缺点;基于AMESim仿真软件,建立了伺服电机直驱式电液执行器的仿真模型和进行了系统动态性能的仿真;搭建了伺服电机直驱式电液执行器的实验样机和开展了相关的实验研究。实验结果表明,这种伺服电机直驱式电液执行器能够满足电站等应用场合的实际需要。     

压电陶瓷驱动微小型步行机的设计与仿真研究

为适应微细操作的需要,研制了一种压电陶瓷驱动的微小型步行机样机。该样机利用仿生蠕动原理,能方便地实现平面上三自由度运动。分析了步行机的移动机理及结构组成。基于ADAMS的动力学仿真结果分析了各种因素(包括步行机与运动平面的摩擦状况、激励电压的幅值和频率等)对步行机运动的影响。仿真结果表明了运动的可行性。     

新型压电旋转驱动器的设计与试验研究

为简化压电旋转驱动器的结构,提高能量使用效率,设计和研制一种新型压电旋转驱动器。驱动器采用压电双晶片作为原动件,经运动转换机构将其弯曲变形转化为扭转运动,再通过双离合器的耦合传动将扭转运动转化为旋转运动。使用有限元仿真分析方法和试验对驱动器的物理性能进行深入的研究,测得驱动器的关键参数。针对该驱动器的有限元仿真分析和试验研究表明,压电旋转驱动器的转速与驱动信号的频率、电压近似呈线性关系,驱动器具有一定的承载能力。对试验结果与有限元仿真分析结果进行误差分析,找出产生误差的原因,为驱动器的进一步优化设计提供了参考。研究证明了该压电旋转驱动器设计方法的可行性,使用该方法可以制作出结构简单,体积小,适合在微驱动领域中应用的压电旋转驱动器。     

容性负载高压线性驱动电源的研究

介绍一种高压可调大功率动态驱动电源的设计,它用于高速微小孔振动钻床振动装置的压电陶瓷激振器,可以实现压电陶瓷的可控振动,其主要由D/A控制卡、放大电路、高压直流电源电路等几部分组成.该驱动电源具有线性好、容易控制等优点.     

一种压电执行器部件预紧力测试方法研究

压电执行器部件是新一代高压共轨压电喷油器中的关键部件,其封装时需要施加一定的预紧力.本文提出了一种压电执行器部件预紧力的测试方法,设计了相应的测试装置,并制定了试验流程.通过样品压电执行器部件预紧力的试验验证,表明该测试方法可以准确测量压电执行器部件预紧力大小.     

压电陶瓷驱动的新型谐综合电子凸轮的研究

提出了一种新型电子凸轮的概念,即利用特殊设计的压电陶瓷组合驱动器作为主动件,由有限元法确定输入的交流电压频率和输出的运动幅值之间的规律,通过控制组成周期性输入电压的分量的频率、幅度和初相位,驱动机构从动件输出的运动实现谐综合的特性,从而达到较高的运动输出精度。     

无线供电形状记忆合金驱动的尿道阀驱动特性研究

为了解决尿道括约肌损伤或神经功能障碍引起的重度尿失禁问题,设计了一种磁耦合谐振式无线供电形状记忆合金弹簧驱动的尿道阀。建立了尿道阀的驱动力模型和无线电能传输耦合模型,仿真分析了弹簧结构参数对驱动力的影响规律,通过实验研究了无线供电系统的控制参数和线圈结构参数对尿道阀驱动特性的影响规律以及尿道阀的启闭特性。研究结果表明,该尿道阀原理可行;增大弹簧线径,减小弹簧中径和匝数,增大信号源电压,增大线圈直径、线径和匝数以及合理设定信号源频率,均可提高驱动特性;尿道阀启闭特性良好。研究结果可为尿道阀结构设计提供依据,也可为人体其他括约肌自主控制的设计提供参考。     

泵用压电振子动态特性的研究

为了提高压电泵的效率、优化压电泵的结构,对泵用压电振子的动态特性进行了研究。介绍了一种新型压电泵——Y形流管无阀压电泵的结构和工作原理;对Y形流管无阀压电泵压电振子的振动状态进行了理论分析,得到了压电振子的固有频率及最大振幅的理论计算公式,并证明了理论分析结果的正确性;根据理论分析结果,对压电振子几何参数和基底层材料对其振动特性的影响进行了分析讨论。分析结果表明：压电振子的PZT层与基底层的直径比应在0.75左右,厚度比应小于1;基底层材料对频率影响较大,但对最大振幅影响较小。