微型直线超声电动机发展与研究现状

概述了直线型超声电机的运动机理和特点，分类总结了国内外行波型、驻波型、复合振子型、仿生步进型等四类典型直线型超声电机的发展及其研究现状，指出了直线型超声电机在理论建模、运动控制、工程应用等方面存在的问题和研究内容，以及发展方向。     

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。     

一种双足驱动直线超声波电动机的设计

设计了一种单边双足驱动的面内振动直线超声波电动机，其定子采用了一片铜板和八片压电陶瓷构成的复合结构，压电点陶瓷沿着厚度方向极化，对称安装在矩形铜板的两个表面上。建立了该电机的机电耦合动力学模型，通过仿真确定了驱动足的位置，并试验研究了电机的特性。     

一种新型直线超声波电动机的设计

研制了一种新型直线超声波电动机，电机采用面内振动的形式。以层叠式压电陶瓷材料作激振元件，通过ANSYS有限元软件对电机的结构尺寸进行了相应的计算，确定出了电机的结构尺寸，随后对电机的装配进行了设计。经实测，电机的最大无负载速度可达110mm／s，最大输出推力3．7N，达到了预期设计的目的。     

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。     

方环形驻波直线超声电动机设计

新型驻波直线超声电动机采用面内振动的形式,利用单一弯曲模态实现直线电动机的正、反方向驱动.分析了电机的工作原理,通过有限元软件进行动态设计,研制了模型样机,为环形驻波直线超声电动机的设计提供了理论依据.     

国内外直线超声电机的研究现状及关键技术

分析了直线超声电机的优点，按时间顺序介绍了国内外直线超声电机的研究状况，并给出了一些典型的电机形式及其工作原理；提出了当今直线超声电机研究中存在的问题及需要加强研究的关键技术。     

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.     

一种面内弯纵复合模态的直线超声电动机研究

对面内弯纵复合模态的直线超声电动机进行了研究,改进了电机定子,在定子的矩形板上开孔.利用瑞利-里兹法求解定子矩形板的面内二阶弯振频率和一阶纵振频率,通过调节矩形板上开孔尺寸,调节了定子的面内二阶弯振频率和一阶纵振频率,使之更为接近,从而利于这两种模态的同频激发.通过实验证明,矩形板开孔后,定子驱动足的振幅明显增大,电机...     

直线感应电动机的优化设计研究

介绍直线感应电动机的优化设计。优化的目标是直线电机的力能指标最大。对直线电机的其它性能指标引入约束条件。采用ＨｏｏＫ－Ｊｅｅｖｅｓ法进行优化。约束处理采用外点罚函数法。优化的结果表明,优化后的直线电机的力能指标比优化前有较大提高。     

基于DSP的纵扭复合型超声波电机驱动电源

针对超声波电机的特点,介绍了基于DSP的方波逆变方式工作的驱动电源.结合控制和功率变换电路,可以获得驱动超声波电机所需的两相幅值、频率、相位可调的交变方法;通过串联电感匹配,获得了较好的驱动波形.     

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。     

混合激励型直线超声波电机的双相位控制研究

本文研究了混合激励型直线超声波电机的双相位控制特性,研究了多种双相位控制策略及对应的相位-速度关系。文章利用解析法推导了混合激励型直线超声波电机驻波表达式,推导了不同双相位控制策略下的电机的速度特性公式。利用ANSYS软件建立了电机有限元模型,通过谐响应分析进一步研究了不同双相位控制方案下驱动足振幅变化规律。最后搭建实验平台,通过实验进一步验证了双相位控制理论分析的正确性。     

复合型超声电动机无负载转速的数值计算

无负载转速是电动机设计过程中的一个重要参数。本文利用等效电路，给出一种复合型超声电动机无负载转速的数值计算方法，为该型电动机的设计、分析提供了理论依据。     

一种新型直线超声电动机设计

新型直线超声电动机采用面内振动的形式,以层叠式压电陶瓷材料作激振元件。通过ANSYS有限元软件对电机的结构尺寸进行相应计算,并对电机装配进行了设计。经实测,电机的最大无负载速度可达110mm/s,最大输出推力3.7N,达到了预期的目的。     

一种轮式直线型超声电机

利用非统一截面梁在正交方向上的2个6阶弯曲振动模态作为工作模态,设计了一种新型直线超声电机,对其驱动机理进行详细的分析,推导出定子表面质点的运动轨迹。同时,对定子的夹持和预压力施加方案进行了设计。设计加工的电机定子直径为20mm,长109mm,重230g。在驱动电压峰峰值为300V,驱动频率为32kHz时,电机最高速度达到433mm/s,最大推力为18N,推重比达到了7.9:1。     

单模态纵-弯复合直线电动机的机理与特性

提出了一种融合一阶纵振和四阶弯曲振动模式的单模态直线超声波电动机,介绍了电动机的结构和运行机理,利用有限元方法建立了电动机定子的机电耦合模型,仿真分析了电动机定子的振动特性,确定了电动机定子工作模态和工作频率;利用弹性杆的纵振动和悬臂梁的弯曲振动理论建立了电动机驱动足椭圆运动轨迹方程,分析了激励电压相位差对电动机椭圆轨迹的影响;利用粘弹性接触机理给出了电动机的机械特性输出曲线,分析了预压力、激励电压幅值和激励频率等对电动机输出特性的影响。通过数值和仿真分析得出:单模态直线超声波电动机的工作频率为39 860 Hz,在外加激励电压Up-p=100 V时,电动机最大输出推力和空载速度分别达到19.1 N和310 mm·s~(-1)。     

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。