基于ANSYS的超声波电动机压电振子动力学参数的提取

从理论上推导了在某一模态下超声波电动机振子的模态参数之间的关系,利用ANSYS软件对超声波电动机压电振子进行数值模拟分析,实现了基于ANSYS的压电振子各动力学参数的提取,从而将复杂的超声波电动机振子模型简化为单自由度的弹簧一质量系统,经与理论计算值对比,结果表明该方法对于获得超声波电动机动力学参数行之有效.     

双面激振矩形复合压电振子的有限元分析

基于Ansys的压电耦合场,对复合压电振子进行模态,谐响应分析。通过模态分析了解振子的动态力学特性,得到振子的固有频率和振型;通过谐响应分析得到振子在简谐激励下的稳态响应,并得到振幅对频率的变化曲线,实现了矩形复合式压电振子的电压加载分析并利用瞬态分析模拟了振子的椭圆运动轨迹,对双面激振和单面激振效果进行了对比,结果表明双面激振更具优势。     

四梁耦合振子式超声波电动机的研制与实验

对四梁耦合振子式超声波电动机的驱动机理进行了研究,设计并制作了四梁耦合振子式的新型结构电机,并进行了实验测试。实验结果表明,该类型电机不但结构简单紧凑,而且具有良好的输出性能,如反应速度快、控制特性好,低速大转矩等,设计达到了预期效果。该研究对模态转换型新型超声波电动机的研发有实际意义和参考价值。     

新型压电驱动机电耦合动力学系统分析与建模

为了准确描述压电陶瓷驱动器中存在的复杂非线性滞回动力学特性,采用分层建模原理,建立了驱动器中底层压电叠堆的非线性滞回子模型。将该底层子模型与驱动器中上层弹性和运动部件的子模型进行集成,导出了一种具有仿射形式的新型机电耦合非线性集总参数ECNLP模型。通过时域的仿真与实验对比验证和频域的动力学分析表明,该模型不仅能够准确、合理的刻画压电叠堆中的非线性滞回动、静态特性,而且充分考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性,为以后压电陶瓷驱动器控制系统的设计提供了一种新的建模方法。     

一种矩形振子新型压电直线电机

分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算,得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率,并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机,并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380 V,频率为65.2 kHz时,电机最大运行速度约为458.3 mm/s,驱动力为2.2 N,且正反向运行良好。     

一种新型超声电动机耦合振子的动态特性研究

介绍了用有限单元法对一种新型超声电动机耦合振子的动态特性研究.计算结果和实验结果符合.另外,还研究了耦合振子各组成部分的尺寸和形状对频率和振型的影响,以找到它们的最佳组合.     

微型化矩形振子近似行波型直线超声波电动机

探索了在微型直线超声波电动机中实现近似行波驱动的途径,研制了一种外形尺寸为39 mm×6 mm×12.7 mm的环状矩形振子近似行波型直线超声波电动机。结合电机振子的有限元模态分析,阐述了依靠激发空间相位差为90°的两个正交弯曲振动模态,实现行波在环状矩形振子上被激发和传播的电机运动原理。使用7块压电陶瓷片来分别激发振子的两个工作模态。在振子底部设计了梳齿状结构,以放大振幅。利用有限元法进行结构设计,使两个工作模态的频率简并。通过激光测振,证实了电机振子设计方案的有效性。通过对实际样机的驱动齿旋向测试,初步证实近似行波的形成及传播的存在。初步的样机特性实验表明:在频率为66 kHz和160 V峰峰电压激励下,电机最大速度为162.5 mm/s,最大预压力负载为8.5 N。该电机初步达到设计目标。     

双兰杰文振子V型直线超声波电动机的设计与实验

提出了一款由双兰杰文振子组成的V型直线超声波电动机,该电机通过两个兰杰文振子的纵振和弯振,在定子驱动足上形成椭圆运动,从而驱动直线滑轨对外输出直线运动。该电机使用了阶梯型超声变幅杆,有效地放大了定子驱动足处的振幅。介绍了电机的结构和工作原理,然后介绍了使用有限元法优化定子的方法,最后对实验样机进行了输出特性测试。结果表明,该电机无负载的最大输出速度206 mm/s,电机的最大输出力为10.5N。     

双π型压电超声波直线电机

作者首次提出并研制了一种双π型结构的驻波型压电超声波直线电机。本文系统介绍该新型电机的结构特点、工作原理、分析设计方法以及驱动控制方法,并通过原理样机的实验研究证实其合理性和可行性。     

基于ANSYS的纯压电振子瞬态特性分析

基于ANSYS的电-结构耦合场,对矩形纯压电振子进行模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。通过模态分析和谐响应分析得到面内的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的频率和振型以及两振型在振动方向上正交的理想频率;通过瞬态响应分析,得到在理想频率下各动力学参数随时间的变化曲线以及椭圆运动轨迹,得出振子从激振开始到振动达到平衡这一过程所经的时间和应力变化情况。该结果对超声波电动机性能和工作效率的提高有实际意义。     

一种新型压电超声直线电机的研究

介绍一种利用层叠压电元件轴向伸缩振动的压电超声直线电机的工作原理、驱动方法,并设计、制作了电机样机,对电机进行了性能测试。该电机的振动体为棒形,移动体是与振动棒圆柱面接触的一个圆柱环。利用振动体的轴向伸缩振动即可实现移动体的前后移动,改变驱动信号的频率,可改变移动体的移动方向。这种电机结构简单、驱动电源为单相,容易实现小型化。而圆柱面接触增加了电机的推力,使该电机更易于实用化。非常适合用于物体精密定位、精细物料输送或振动切割工具。     

超声电机机电耦合系统建模方法综述

有关超声电机的建模、性能预估等理论问题的研究起步较晚 ,至今尚不完善和成熟。文中以旋转行波型超声电机为主线 ,在阐述超声电机机电耦合系统构成的基础上 ,比较全面地综述了国内外超声电机的建模方法 ,为进一步研究超声电机提供参考。     

压电超声微电机的研究现状与应用前景

从类型、原理和结构等角度重点讨论了当前压电超声直线微电机的研究现状和发展方向,以此展开,论述了目前压电超声微电机研究领域尚需深入探索的关键技术,结合国外的应用现状分析了压电超声微电机的应用前景。;     

交叉耦合谐振器滤波器的快速分析法

研究了一种新的用于交叉耦合谐振器滤波器的耦合矩阵分析快速变换方法,该方法把短路输入输出导纳耦合矩阵特征值和它的主子阵的零点和极点作为一种非线性最小二乘问题来处理。通过对高阶椭圆滤波器进行仿真分析计算,发现这种算法具有较少的优化步骤。     

一种非共振式压电叠堆直线电机的机理与设计

提出一种利用压电叠堆驱动的非共振式直线电机.研究了非共振状态下压电叠堆输出机构的理论模型,提出了电机定子的"三明治刚度"结构.研究了基于压电叠堆的非共振状态下摩擦驱动机理模型,推导了驱动足端部的椭圆运动轨迹.对设计、制造的样机进行了测试,试验表明在较宽的频率范围内,电机运行平稳,且电机速度与激励频率、激励电压近似成线性关系.当电压峰峰值为100 V、频率为1.6kHz、预压力为45N时,速度可达2.8mm/s,输出力为3.5N.     

Microassembly of a Piezoelectric Miniature Motor

An assembly method for the fabrication of a piezoelectric miniature motor is presented. The fabrication is done by placement and soldering of piezoceramic elements onto a silicon substrate. The assembly of the miniature motor demands high precision (±5 m), four-axes positioning which is fulfilled by a special micropositioning stage. A particular assembling sequence is used and critical process and performance parameters are evaluated. One of the important factors is the joint strength between the piezoceramic element and the silicon substrate. A joint strength as high as 100 MPa has been measured which would allow for torque values in the range of 14 mNm for a 4 mm diameter motor.     

压电叠堆联接方式及低频发电特点的研究

压电发电是一种新型的振动能量收集技术。论文推导并给出了压电叠堆在33模式低频振动时输出电压和功率的数学表达式,并分析指出了输出电压和功率与压电系数、压电片个数、压电片厚度、激振力、激振频率正相关,与电极面积和介电常数负相关;电学串联的压电叠堆可以输出较高的开路电压;电学并联的压电叠堆可以输出较高的输出电流和功率。文中设计了压电叠堆夹持装置和振动发电实验装置,在振动频率5Hz、激振力26N的情况下得到两片电学串联叠堆和并联叠堆的最大功率分别为0.14μW和0.4μW;实测输出电压随振动频率、电阻、压电片个数、振子厚度和电极面积的变化趋势与理论预测相符。     

Levitation Caused by the Vertical Vibration of a Piezoelectric Actuator

Levitation caused by the vertical vibration of a piezoelectric actuator is studied here. Levitation mechanisms levitate using a squeeze effect generated by the vertical vibration. The levitation mechanisms usually levitate at the resonance frequency. However, if the vibration amplitude of the piezoelectric actuator at the resonance frequency is small, the levitation mechanism does not levitate. Therefore, the vibration amplitude affects the levitation height of the mechanism. In this paper, we describe the applied voltage, the load current, the power consumption, and the phase difference between the voltage and current.