压电电动机

本文根据近几年国外有关文献的报导,综述压电电动机的原理和几种结构的特点,简略介绍各种结构压电电动机的应用可能性。     

压电驱动超声波电动机

压电驱动电动机体积小、重量轻、转矩大。与传统的磁力驱动电动机不同,Panasoic公司推出的USM—40D型电动机是“振动驱动”型的。当加在压电元件上的电压极性改变时,装在定子上的压电元件就会产生机械振动。如果压电元件装在具有弹性的     

压电直线电动机主要参数的选择

一、工作原理压电直线电动机由二个电磁铁,一个压电陶瓷管和一个底座(导轨)组成。它的工作过程实际上是二个电磁铁不断地吸合、松开和压电陶瓷管不断地伸长、缩短的过程。因此,压电直线电动机参数的选择除根据一般的电磁铁设计理论选择电磁铁参数外,还要根据电机这一特有的工作方式来选择该电机的参数。要深入了解电机这种工作方式对参数选择的要求,首先得了解该电机的基本工作原理。     

利用压电元件的超声波电动机

日本新生工业社最近开发一种不用永磁铁和线圈的新型超声波电动机,并已向10个国家申请专利。许多照相机制造厂已将它进行实用化研究。这种电动机是利用压电元件产生的超声波振动作为动力而使转子转动,具有结构简单、效率高等特点。预计在1～2年内可用于照相机自动对焦点的机构上。它打破了历来电动机从磁场产生转矩的概念,故电机制造业对此十分关注。超声波电动机的概念,除新生工业社外,苏联及美国IBM公司亦曾有报告,但迄今为止尚无实际应用的例子。主要理由之一是要把微米级的振幅的上下运动变换成高效率的旋转运动,这是一个重大的课题。表面波型电动机的基本结构如图1所示。它由弹性体(E)、固定于弹性体表面上的压电元件(V)及相     

新型压电直线电动机的设计

设计了一种工作在非共振状态的新型压电直线电动机.该电机采用双驱动足设计,使用叠层型压电陶瓷作为激振元件.在四路相位差90°的正弦波信号驱动下,两驱动足分别产生椭圆运动交替推动直线导轨作直线运动.实验表明,在一定频率范围内,电机运行速度与工作频率成正比.电机最大无负载速度5.5 mm/s,最大输出推力5 N.     

利用压电原理的直线电动机及控制

为实现微小位移要求,驱动电动机应具有高分辨率及稳定、大行程的能力,其控制应具有较高的自动化、智能化,现在广泛采用磁致伸缩及电致伸缩等方法实现以上目标.本文介绍了一种利用电致伸缩原理,用压电转换元件的变形带动传动轴完成精密直线位移的电动机.它不同于普通的电动机,它有独特的运动原理和控制思想,是一种特殊的机械结构和电气控制的完整系统,该电动机不加任何减速机构直接可以实现纳米级的连续微位移,并具有一定的带载能力.     

一种新型压电谐波电动机的研究

传统电机不能同时满足体积小、速度低、不易受电磁干扰等要求,为克服这一问题,提出一种新型压电谐波电动机。首先分析压电谐波电动机的工作原理,在控制系统的作用下压电波发生器产生周期性机械运动,并作用于柔轮使其产生周期性变形,从而实现压电谐波电动机的低速稳定输出。然后设计压电谐波电动机的结构,压电谐波电动机由压电波发生器和谐波摩擦传动系统组成,其压电波发生器由压电陶瓷驱动器和位移放大机构构成。最后分析了位移放大机构的理论位移放大倍数,并利用ANSYS软件对位移放大机构进行分析,获得其最大输出位移、最大等效应力及实际放大倍数,分析结果显示位移放大机构的位移放大效果满足柔轮径向变形的需求。     

超声波电动机压电振子机电耦合振动分析

建立了超声波电动机复合定子的机电耦合有限元动力方程,利用有限元软件提供的压电单元和压电材料,通过对压电振子的激振分析实现方程的解耦,绘制了机电耦合体的导纳曲线,直观地得到了压电振子内节点自由度的分布情况,从而为压电振子的前期设计及解决机电耦合问题提供了一种有效的方法。     

尺蠖型压电直线电动机制作及性能测试

为了实现机械元件的高精密驱动,设计和研究了一种应用自然界中尺蠖原理的压电驱动直线电动机,完成压电直线电动机的样机制作并对其进行了试验测试。试验结果表明,制作和测试的尺蠖型压电直线电动机工作行程20 mm,最大驱动力38 N,在驱动电压200 V时,具有最大的运动步长35.15μm,步长稳定性误差小于3%,在驱动电压为10 V时,实现最小的运动步长20 nm。电机在无负载状态,驱动频率30 Hz,驱动电压200 V时达到的最大驱动速度484.2μm/s。该电机具备良好的工作性能,在精密驱动领域具有广泛的应用前景。     

压电陶瓷剪切模式用于超声波电动机的研究

介绍了已经采用d15逆压电效应的切变型压电陶瓷元件,如激励扭转振动的压电陶瓷环和筒以及激励行波的压电陶瓷盘等,分析了其在行波型、驻波型等超声波电动机中的应用方式和驱动机理。提出了一种新的切变型弯曲振动的压电陶瓷柱元件,并应用于弯曲摇头型超声波电动机中,有助于满足发展大应变、微型化超声波电动机的需求。     

基于虚拟仪器的滑动型压电惯性电动机测控系统

压电惯性电动机在不对称三角波形的驱动下,会产生微米量级甚至纳米量级的步距,进而输出速度和位移。为了更好地研究电动机的输出性能,以滑动型压电惯性电动机为研究对象,利用激光位移传感器、数据采集卡和功率放大器等设备,基于虚拟仪器技术设计并搭建了一个测控系统,软件系统包括4个模块:数据采集模块、数据处理模块、激励波形产生模块和激励波形传输模块,各模块以数据流的方式进行信息传递,研究了在不同输入条件下的电动机的输出参数。经过实验表明,当输入电压为12 V(峰峰值)且输入频率为800 Hz时,电动机的移动速度0.2 mm/s,测控系统工作稳定,测量精度高。     

直线型超声波电动机压电作动器的位移特性研究

由于压电作动器的位移特性对直线超声波电动机的性能有较大的影响,以单层和叠堆压电陶瓷作动器为对象,分别通过理论和计算机模拟对其位移特性进行分析,得出了影响压电作动器位移特性的主要因素,为研制新型叠堆压电陶瓷作动器和开发精密直线型超声波电动机提供理论参考。     

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.     

基于放大机构的压电微电动机设计与力学分析

为解决传统压电电动机定转子间磨损严重的问题,研究了一种基于连杆放大机构的旋转压电微电动机。阐明了此种压电微电动机的工作原理,给出了电动机的设计过程。利用静力学理论,推导了谐波输出力和位移公式。基于活齿传动理论,分析了活齿受到的各作用力。通过算例求解了电动机的谐波力和位移随电压和时间的变化规律,分析了活齿受力随电压的变化规律。结果表明:系统产生的谐波位移足以驱动电动机连续转动;活齿受到中心轮的作用力最大,是转子作用力的1.97倍。该研究结果为基于连杆放大机构的旋转压电微电动机的结构改机和性能提高奠定理论基础。     

一种基于压电叠堆的微型直线超声波电动机研究

对已有的直线超声波电动机进行改进,研究了一种新的微型直线超声波电动机,采用了压电叠堆,具有低驱动电压、结构简单、装配方便的特点。压电叠堆通过自主设计完成。电机定子使用对称和反对称模态作为工作模态,在ANSYS软件中使用有限元方法分析了电机定子的对称和反对称2种模态频率对其结构参数的灵敏度,并对其进行调整,以使得定子的对称和反对称模态频率保持一致。对电机定子进行了模态测试,实验结果与理论分析基本一致。对样机进行了性能实验,当实验条件为激励电压15 V、频率38 k Hz时,样机的无负载最大速度为30 mm/s,最大推力为2.2 N。通过微型化改进,电机定子最大推重比从97 N/kg增加到157 N/kg。     

行波超声波电动机“跑道”形压电振子的模态分析

研究超声物料输送装置的压电振子,其工作模态为面内弯曲振动。通过动态设计找出两个频率相等波长相差45°的弯曲振型,实现跑道形振子面内弯曲行波,使上下横梁产生微观运动,通过物料与振子间的摩擦力完成物料输送。     

一种压电叠堆非共振V形直线超声波电动机研究

提出了一种压电叠堆非共振V形直线超声波电动机。电机工作在非共振状态下,在两路相位差90°的同频率正弦信号激励下,驱动头产生椭圆轨迹。电机定子采用了压电叠堆,实验表明电机在较宽的激励信号频率范围内平稳运行,电机速度与激励频率近似成线性关系。测试可知电机在电压峰峰值5 V、激励频率96.7 Hz时,最大运行速度达到25.78 mm/s,最大输出推力为2.14 N。     

压电电压表

压电电压表以压电晶体做的双晶体片作为敏感元件,当接通被测电压量时,双晶体片一片伸长,另一片缩短,而产生弯曲变形。弯曲的程度是所施电压的函数,经光指示系统放大而在标尺上显现被测值,这种仪表的特点是输入阻抗近于无限大。结构较简单。准确度等级为1.5级。     

压电陶瓷变压器

重点介绍压电陶瓷变压器的发展、结构、基本原理、基本特性和应用实例。阐明压电陶瓷变压器最终将取代传统绕线式变压器的必然发展趋势。