仿生步行小型直线超声电机

提出了一种新颖的由扁柱状夹心压电振子构成的压电超声直线微电机。它能使驱动端产生类似于人步行的运动,借助摩擦力实现沿直线的双向动力输出,带动所搭载的物体做大行程精密移动;只需单相电源驱动,便于无线操纵;可在无辅助支持的情况下直立行走;通过切换驱动频率可实现双向运动。实验样机最大速度为0．08m/s,可搭载最大负载15N,双向特性基本一致。     

直线超声电机的研究与应用现状

概述了直线超声电机的运动机理、分类方法及其不同于传统电磁电机的特点,叙述了国内外直线超声电机的发展及研究现状,总结了国内外直线超声电机的应用领域和前景。     

直线超声电机的研究与应用现状

概述了直线超声电机的运动机理、分类方法及其不同于传统电磁电机的特点,叙述了国内外直线超声电机的发展及研究现状,总结了国内外直线超声电机的应用领域和前景。     

方环形行波直线超声电机的模态分析

为解决直线超声电机动态设计的难度,提出一种方环状直线行波超声电机振子。采用有限元数值方法分析了该种振子可以利用的面内弯曲模态,给出了对边两两激励的一种对称模式,并就所研制的振子模型,进行了实验研究。数值分析与实验结果证实了振子结构的可行性。该类振子的结构对称性为超声电机的动态优化设计提供了方便。此外,振子4个驱动梁的更换使用,可成倍提高超声电机的使用寿命。     

复合材料超声直线电机振动体表面微振动的测试研究

针对新型复合材料超声直线微电机CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic)振动体的振动模态，建立了测试振动体表面微振幅和固有频率的光机电系统，设计了求解最大多普勒频移的快速搜索算法，分析了误差产生的机理，为超声微电机的研究用开发提供了一种有力的工具。     

双足驱动直线超声电机定子的振动特性研究

提出一种新型双足驱动直线超声电机,采取一种结构简单的人字形结构定子,主要由4片压电陶瓷和金属基体构成。利用ANSYS软件建立其定子的有限元模型,对振动模态和谐响应进行仿真分析。探讨和分析了不同的定子夹角和定子材料对其谐振频率和振幅的影响。研究结果表明,电机定子的二阶弯曲振动模态是该新型双足驱动直线超声电机实现驱动的工作模态,其振幅大小与定子夹角和定子材料均有直接关系。在分析的三种定子材料中,紫铜定子的谐振频率最小,硬铝定子的振幅值最大。     

多层压电陶瓷驻波超声微电机的研究

主要研究了多层陶瓷双梁结构的超声驻波微电机。首先用有限元方法分析了该结构的振动模态，得到一适合电机运转的工作模式电机定子的固有扭转模态。定子扭转振动带动其上双梁产生弯曲振动。多层压电陶瓷产生纵向振动，从而构成纵、扭、弯复合超声电机。我们在计算的指导下设计并制作了一组微电机，电机直径３ｍｍ，定子高在４５ｍｍ之间，转子厚度为１ｍｍ，电机工作频率在５０８０ｋＨｚ，与计算结果基本符合。最后我们对电机的加工工艺，组装技术及结构设计进行了分析，指出了计算结果与实际工作状态存在差异的原因，并提出了改进的建议。     

超声电机圆盘复合振子面内模态有限元分析

用ANSYS有限元法对超声电机圆盘复合振子面内振动模态进行了有限元分析,在其它结构尺寸参数不变的情况下,分别分析了圆盘复合振子的厚度尺寸、内径尺寸及外径尺寸对其面内弯曲谐振频率的影响;分析了金属弹性体的材料参数对圆盘复合振子谐振频率的影响,并将计算结果以曲线表示,分析结果对圆盘复合振子的结构设计和进一步优化设计具有重要的实际意义。     

基于Ansys技术的直线振动电机模态分析

运用Ansys 12.0软件对一种低频动磁式直线振动电机的振动系统进行了基于有限单元法的模态分析和研究,计算出了该振动系统的前五阶固有频率,通过分析得出了该振动电机在正确运动形式下振动系统的固有频率,为激励线圈电流的频率设计提供依据,该方法可以用于直线振动电机的设计和改良.     

面内模态直线型超声电机的优化设计

利用矩形薄板面内2个不同模态作为工作模态的直线型超声电机,其频率一致性和压电单元的布置方式以及激励方式对电机的性能和效率有重要的影响。该文根据电机定子的位移振型和应变振型详细分析了压电陶瓷的布置方式和激励方式,并利用参数化有限元方法(finite element method,FEM)对定子结构进行优化设计。设计制作的样机,两相工作模态频率差为270 Hz,在电压峰峰值为350 V、驱动频率为44.16 kHz、预压力为50 N的情况下,电机最大空载速度为100 mm/s,最大输出力为3 N。     

基于ANSYS的直线超声波电动机仿真

研究了一种纵弯复合型的直线超声波电动机,介绍了其结构和工作原理,运用ANSYS 11有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析和接触分析.通过仿真得到了压电振子的振型,计算了压电振子的产生纵弯复合振动的最佳频率,验证了压电振子驱动足的椭圆运动的形成,并通过接触分析证明了这种直线超声波电动机的可行性.仿真结果对纵弯复合模态的直线超声波电动机的设计具有重要的指导意义,为直线超声波电动机的制作和实验研究奠定了基础.     

高速大推力直线型超声电机的设计与实验研究

提出并试制了一种利用2个纵向振子的直线型超声电机。电机定子上两振子对称分布,头部分别和前端盖联接在一起,2个驱动足位于前端盖上。利用定子的对称和反对称振动模态,在驱动足上形成椭圆振动轨迹。对称振动产生驱动推力,反对称振动产生法向压力。采用有限元方法进行了谐振频率对结构参数的灵敏度分析,确定结构参数使定子的两相谐振频率一致。为了获得高速和大推力,驱动头选用硬铝材料,后端盖选用黄铜,压紧螺栓选用镀铬高强度钢材料。在预压力为70 N下,样机的空载速度0.75 m/s,最大推力16 N,是定子重量的22倍。     

大推力推挽纵振弯纵复合直线超声电机

提出一种大功率夹心式纵弯复合直线超声电机。电机定子主体结构由2个小端相连的指数形变幅杆组成,并在连接处设有驱动足。纵弯振动叠加并在驱动足处产生具有驱动作用的椭圆轨迹。在经典变幅杆理论和变幅杆弯振的传递矩阵分析法的基础上,利用有限差分法,分析各结构参数变化对纵弯谐振频率变化的灵敏度,选取敏感度最大的参数作为设计变量,将电机的纵弯频率简并至27.476kHz。有限元仿真和阻抗特性测试结果与理论计算结果吻合。讨论分析了纵弯振动间的耦合作用并提出带耦合环节的等效电路模型拓扑结构,并利用单相驱动实验验证模型的正确性。电机样机的最大速度为1280mm/s,最大推力为45N。     

平面超声波电动机的研究

提出了一种新型平面超声波电动机.电动机采用单定子十字正交纵弯夹心换能器结构,4个驱动足位于相应端部第一个弯曲驻波的波腹处.借助有限元法,分析电机结构参数对纵振和弯振特征频率的影响趋势,调整结构参数将纵弯模态特征频率简并至22463 Hz.建立驱动足运动轨迹的数学模型,借助有限元瞬态分析,对驱动足振动轨迹进行仿真,实现对所建立振动轨迹数学模型的验证.     

基于杆纵振的直线超声电机研究

根据当前直线超声电机的特点,研制了一种新型的基于杆纵向振动超声电机,分析了电机的工作原理,并做出了样机.实验证明电机在施加合理的电压信号下能够实现往复的直线运动.     

直线超声波电动机定子和夹持元件的一体化设计

提出超声波电动机定子和夹持元件一体化设计方法。该方法将V形直线超声波电动机的驱动足、配重块和夹持元件设计成为一个定子的整体结构,该结构由45#钢通过线切割加工而成。其中的夹持元件由柔性铰链构成,以代替弹簧元件起弹簧作用。有限元方法被用来优化定子的结构,以保证两相振动模态的一致性。试验表明,在激励电压为200 V和预压力40 N情况下,电机的最大运行速度为471 mm/s,最大输出力为15 N,定子质量为125 g,推重比达到12。     

行波型杆式超声电机模态频率调节

加工好的兰杰文振子型杆式超声电机其两相弯振模态频率往往会不一致,这将会影响电机的效率、输出性能以及运行的稳定性。针对该问题,提出一种在电机定子装配好的状态下对其模态频率进行调节的方法。通过定子的动力学方程和K.A.Stetson结构摄动理论,求解出修改后定子的模态频率,找到了调节两相模态频率的方法。对定子进行有限元分析,找到了定子修改的合适位置,并分析了在这些位置上进行定子修改对两相模态频率的影响。制作了定子样机,对修改前后的定子模态频率进行了测试,两相弯振模态频率之差由原来的170Hz调整到70Hz,达到了工程上的要求。从试验上验证了该文的理论和有限元分析结果。     

纵扭复合型超声波电机的实验研究

概述了对纵扭复合型超声波电机的实验研究。其中包括压电陶瓷片的极化方式、有限元模型的修正、工作频率和振型的测量、电机负载转速等机械特性的测量、超声减摩实验、提高电机负载性能的关键因素 ,并指出今后要做的提高电机性能的实验。最终成功研制了一台直径 45mm纵扭复合型超声波电机 ,最大扭矩为 1N·m。