基于行波超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓電諧波電機(jī).pdf

1、超聲電機(jī)利用壓電材料逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使彈性體特定區(qū)域表面質(zhì)點(diǎn)發(fā)生具有致動(dòng)效應(yīng)的周期性規(guī)則軌跡運(yùn)動(dòng)，并與轉(zhuǎn)子通過(guò)摩擦耦合，實(shí)現(xiàn)輸出機(jī)械振動(dòng)。與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比較，超聲電機(jī)具有低轉(zhuǎn)速大扭矩、斷電自鎖、不受磁場(chǎng)干擾、結(jié)構(gòu)形式多樣、響應(yīng)速度快、無(wú)需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、科學(xué)儀器、微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文基于超聲電機(jī)技術(shù)與諧波傳動(dòng)技術(shù)，提出一種換能器驅(qū)動(dòng)的壓電諧波電機(jī)，這是一種新型的內(nèi)嵌式微型電機(jī)，利用換能器驅(qū)動(dòng)

2、超聲電機(jī)，通過(guò)轉(zhuǎn)子與柔輪的過(guò)盈配合將超聲電機(jī)的微觀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為宏觀運(yùn)動(dòng)。
　　首先從復(fù)合換能器的工作原理出發(fā)，對(duì)比各種激勵(lì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)縱彎復(fù)合式換能器。分析縱彎復(fù)合換能器的致動(dòng)原理，建立質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，確定了換能器的驅(qū)動(dòng)性能；通過(guò)有限元軟件進(jìn)行仿真分析，研究不同參數(shù)對(duì)復(fù)合式換能器性能的影響，得出不同參數(shù)對(duì)換能器的影響規(guī)律，為后續(xù)超聲電機(jī)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，設(shè)計(jì)兩種換能超聲驅(qū)動(dòng)器，分別為單一換能超聲波驅(qū)動(dòng)器

3、和對(duì)稱換能超聲驅(qū)動(dòng)器。確定兩種換能超聲驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理，然后分別進(jìn)行兩種換能超聲驅(qū)動(dòng)器各組件的模態(tài)分析和瞬態(tài)分析，模態(tài)分析時(shí)進(jìn)行換能器與定子環(huán)間的頻率兼并得到定子的振動(dòng)頻率，瞬態(tài)分析時(shí)獲得質(zhì)點(diǎn)的切向位移、徑向位移及橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡。通過(guò)瞬態(tài)分析獲得定子的速度分析，得到超聲驅(qū)動(dòng)器的理論輸出特性。
　　最后，基于兩種換能超聲驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)兩種壓電諧波電機(jī)，分析其工作原理，進(jìn)行了柔輪的靜力學(xué)分析及諧波傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比分析計(jì)算，獲得壓電