基于行波超聲電機驅(qū)動的壓電諧波電機.pdf

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

2、超聲電機，通過轉(zhuǎn)子與柔輪的過盈配合將超聲電機的微觀運動轉(zhuǎn)化為宏觀運動。
　　首先從復合換能器的工作原理出發(fā)，對比各種激勵模式的優(yōu)缺點，設(shè)計縱彎復合式換能器。分析縱彎復合換能器的致動原理，建立質(zhì)點的運動軌跡方程，確定了換能器的驅(qū)動性能；通過有限元軟件進行仿真分析，研究不同參數(shù)對復合式換能器性能的影響，得出不同參數(shù)對換能器的影響規(guī)律，為后續(xù)超聲電機的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，設(shè)計兩種換能超聲驅(qū)動器，分別為單一換能超聲波驅(qū)動器

3、和對稱換能超聲驅(qū)動器。確定兩種換能超聲驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)及工作原理，然后分別進行兩種換能超聲驅(qū)動器各組件的模態(tài)分析和瞬態(tài)分析，模態(tài)分析時進行換能器與定子環(huán)間的頻率兼并得到定子的振動頻率，瞬態(tài)分析時獲得質(zhì)點的切向位移、徑向位移及橢圓運動軌跡。通過瞬態(tài)分析獲得定子的速度分析，得到超聲驅(qū)動器的理論輸出特性。
　　最后，基于兩種換能超聲驅(qū)動器設(shè)計兩種壓電諧波電機，分析其工作原理，進行了柔輪的靜力學分析及諧波傳動系統(tǒng)的最小傳動比分析計算，獲得壓電