超声马达振子等效模型的仿真与实验研究

等效电路是超声马达振子研究的一种重要方法，但原先的等效模型都是线性模型，对振子的非线性无法解释。文中基于超声马达振子频率特性实验，在超声马达振子的电学模型中引入非线性参量，对振子非线性有较好的解释。另外就模型参数对振子效率的影响做了详细地仿真研究，得出：如果频率实验中没有零相位的振子，其最高效率点在最小相位处：其余情况的最高效率点将依赖激励电压在谐振点或反谐振点。这为超声马达及其驱动电路的设计提供了参考。     

环形行波式超声马达变频特性的分析

超声马达通常都工作在谐振频率附近,因此,工作频率的变化对超声马达的输出特性有着非常重要的影响。利用匹配电感和压电陶瓷组成的谐振电路,分析了变频对超声马达驱动电路输出特性的影响;利用超声马达的二维解析模型,仿真了激励频率对超声马达输出特性的影响。仿真和实验结果表明：频率与超声马达输出特性的关系为二次函数。激励频率在超声马达谐振频率附近变化时,驱动电路输出电压的幅值可近似认为不变。     

模糊控制原理在超声马达定位控制系统中的应用

超声波电机是一种新型的电机，它有许多电磁电机无法比拟的优点，但它的数学模型的强非线性和时变性，使高精度的位置定位非常困难。本文阐述了模糊控制在行波型超声电机位置定位系统中的应用，详细讨论了模糊控制器（双入单出）的设计，并在单向定位系统中进行了初步实验，取得了良好的定位效果。     

粘结层对超声马达定子振动特性的影响

基于环形波型超声马达定子振动有限元模型，详细分析研究了粘结层对超声马达定子振动特性的影响。通过对压电陶瓷机电耦合效应的分析计算，给出了粘结层厚度、粘结材料特性与定子表面质点运动轨迹之间的关系，确定了超声马达粘结层材料特性要求及粘结层厚度的范围。此外，该论文针对由于粘结层的原因引起超声马达定子制作质量不稳定的问题，给出了粘结中所必须注意的问题。研究结果表明：该文的计算模型和分析是准确有效的。     

驻波超声马达驱动电源：频率,相位,幅度均可调整的连续驱动电源

介绍了一种驻波超声马达驱动电源，对其电路组成、工作原理和各功能的实现了作了较详细的阐述，并指出研制过程中制作关键部件时应注意的问题。     

实心金属柱状弯曲旋转微超声波马达及其运动机理

研制出一种新型弯曲旋转超声波马达。其定子由一个实心金属柱和粘贴在其上的压电陶瓷片组成。分析了该超声波马达的运动机理,针对新加坡学者所作推导的局限性,根据梁的弹性振动理论,推导出一端固定一端自由的定子在相位差为90°的两个交变电压激励时其端部质点的运动轨迹方程;分析了该马达的定子和转子间接触锥形角的计算方法,为柱形弯曲旋转超声波马达的设计提供了理论指导。     

基于LabVIEW超声马达谐振频率的实验研究

该文对超声马达谐振频率的时效性及不同预压力、电压激励下谐振频率特性的理论分析，采用基于LabVIEW开发平台的阻抗测试系统，自动测量超声马达阻抗特性、谐振频率及其相位，得出超声马达的谐振频率一般会随着预压力的增大而变高，谐振频率和品质因数随着激励的增加而减小，随测试时间而略有变化，并在RTWUM60样机上得到了实验验证，其输出曲线和数据对于超声马达谐振频率的获取、等效电路的导出、马达参数的识别及相应的控制策略均有重要指导意义。     

微型超声电机驱动及其优化研究

针对某微小型超声电机驱动要求,设计直流升压变换器,采用小型微控制器产生信号相位差90度的驱动信号.基于该微小型超声电机的电容性负载特性,采用RC放电回路设计了电机驱动电路,分析了驱动电路电压波形参数对驱动性能的影响,得到了最佳驱动电路参数.采用电路仿真软件对所设计的电路进行仿真验证.针对电机驱动电路工作中的低效率,进行...     

分子马达的研究与应用前景

针对分子马达的运动方式,详细描述了线性推进和旋转推进两类分子马达的运动机理以及运动特性,阐述了它们不同于传统电机的特点,并就分子马达今后的应用前景和研究领域进行了分析和展望。     

中空柱状定子二阶弯振的旋转-直线超声电机

为了提高贴片式旋转-直线超声电机压电片的利用效率,简化电机使用过程中的安装与固定,提出了一种新颖的贴片式旋转-直线超声电机。样机主要利用自由约束柱状定子空间上相互正交的二阶弯曲振动模态耦合,在定子自由端的内表面合成一个驱动行波,通过螺纹传动实现输出轴的旋转-直线运动输出。基于有限元法对定子的振动模态以及压电片的激振模式进行了仿真分析,研制出一台定子采用中空方柱型结构的原型样机。搭建了一套基于虚拟仪器技术的超声电机测试系统,完成了样机基本输出特性的测试。测试结果表明样机工作频率为38.90 kHz,驱动电压峰峰值20 V时即可实现样机的有效驱动。     

摇头型超声电机在国内外的发展

文章从原理上对摇头型超声电机进行了阐述和分类，并介绍了摇头型超声电机在国内外的最新发展动态。     

基于夹心弯振换能器的双向驻波超声波直线电动机

一种利用夹心式弯振换能器的激励弯曲驻波的驻波超声波直线电动机。运用振动理论分析了电机的致动原理,通过激励两种不同谐振频率的弯曲驻波,并结合驱动齿的合理分布,可实现双向运动。采用有限元法确定其具体结构尺寸,验证了各驱动齿端部振动轨迹为倾向一致的斜线。制作了样机并测定了其机械输出特性。     

微小型纵弯复合激励式圆筒超声电机的设计

为了有效提高超声电机的机械输出性能,研制了一种微小型贴片式纵弯复合激励式圆筒型行波超声电机。该电机由圆筒和一个纵弯复合换能器组成,换能器位于圆筒的外侧壁上,换能器由一对弯振压电陶瓷片、一对纵振压电陶瓷片和前端为变幅杆的长方形铝块组成。对电机的工作原理进行了分析,利用有限元方法对电机进行了设计与仿真,实现了电机两个基本振动模态特征频率的简并。对振动特性进行了测试,测试结果与有限元分析结果吻合良好。测试结果表明,换能器的纵振、弯振和圆筒弯振模态之间均实现了很好的匹配。。     

国内外超声波电动机驱动技术的最新进展

叙述了国内外在超声波电动机驱动技术领域所取得的最新研究成果,重点介绍了直接数字频率合成技术(DDS)、双电感双电容谐振技术(LLCC)和压电变压器技术在该领域中的应用,并指出了驱动电源在今后的发展方向和趋势。     

超声波电动机及其驱动

论述了行波旋转式超声波电动机的工作原理,使用材料及制作过程,给出了电机的电气模型、匹配电感的计算公式,还叙述了驱动电路原理及电气实验波形图。     

Micro Piezoelectric Ultrasonic Motors

This paper reviews recent developments of micro ultrasonic rotary motors using piezoelectric resonant vibrations. Following the historical background, four ultrasonic motors recently developed at Penn State University are introduced; windmill, PZT tube, metal tube, and shear-type motors. Driving principles and motor characteristics are described in comparison with the conventional ultrasonic motors. Motors with 1.5 mm in diameter and 0.8 mNm in torque have been actually developed.     

纵弯复合两自由度直线超声波电动机

介绍了一种一阶纵振模态与二阶弯振模态复合的两自由度直线超声波电动机的结构组成和工作原理,用有限元方法对电机的定子进行了结构动力学设计,并制作了电机样机。对电机定子的工作模态和电机的输出性能进行了测试。实验表明:定子的工作模态与理论设计结果相符,并较好地满足了设计要求;电机的输出速度和推力得到了大幅度提高,从而证明所提出的设计思路是合理、可行的。     

面内旋转模态超声波电机设计的若干技术

阐述了面内旋转模态超声波电机的工作原理,针对面内旋转模态电机的特点,分别从陶瓷片的极化、工作界面的确定、振动模态的选择、定子的固定方式、预紧机构的设计几方面论述了电机设计过程中应当注意的问题。     

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。;     

一种基于纵弯夹心式换能器的直线超声电机

该电机利用夹心式换能器激励纵向和弯曲振动，通过一定相位差，在驱动足上形成椭圆振动轨迹。采用了指数形变幅杆放大纵振振幅以提高电机速度。利用经典换能器变幅杆理论确定换能器和变幅杆尺寸和纵向谐振频率，并辅以有限元方法来简并纵向和弯曲振动频率。驱动足处于变幅杆不同位置时驱动椭圆振动轨迹有所不同。用有限元法研究了不同形态的椭圆振动轨迹对电机输出性能的影响，发现当驱动足位于弯曲驻波波腹处电机性能最稳定。样机的最大速度480mm/s，最大推力25N。