直线超声波电动机在信息产业中的应用

以计算机硬盘驱动器为例,分析了直线电动机用于计算机磁头驱动的特点及信息产业对直线电动机的要求,概述了直线超声波电动机在信息产业中的应用研究现状,提出了直线超声波电动机应用的关键技术,并分析了其在信息产业中的应用前景。     

直线超声波电动机在精密平台中应用的现状

尖端工业生产领域需要精密平台为其提供技术支持。对各国的先进直线超声波电动机驱动的精密平台的原理、性能和应用作了初步介绍,并与上海大学研制的短、小、薄超声波电动机精密平台作对比。通过分析它们的特点,为我国的直线超声波电动机驱动控制精密平台的开发研究提供建议和参考。     

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.     

直线超声波电动机嵌入式机器人手指驱动实验研究

首先介绍了卧板式直线超声波电动机的结构和工作原理,按照嵌入驱动的思路进行了一款二指机械手的机构设计和受力分析,制作了样机。经过实验考察了该机械手的夹持物体能力,验证了卧板式直线型超声波电动机应用在机器人手指上的可行性。     

双向驻波型直线超声波电动机

提出了一种结构简单、驱动方便的双向驻波型直线超声波电动机,介绍了该电机的基本原理,在AN-SYS计算分析的基础上进行优化设计,并研制了相应样机验证了上述思想。     

T型直线超声波电动机的运行机理及其特性分析

提出了一种新型T型直线超声波电动机,利用PZT d31模式激发压电双晶悬臂梁产生纵向振动,并通过驱动足与滑条间的摩擦作用带动滑条作直线运动。研究了电动机结构和运行机理,采用有限元方法对T型直线超声波电动机定子进行了建模和分析;利用冲量定理和力平衡原理建立电动机定子和滑条接触面力传递模型,仿真分析了不同预压力作用下电动机的速度-推力输出特性,实验验证了仿真分析结构的正确性。实验结果表明,在激励电压幅值Vpp为200 V和激励频率为23.75 k Hz作用下,电动机在预压力为50 N时的空载直线速度达到250 mm·s-1,在预压力为200 N时的最大推力达到7.6 N。     

行波型超声波电动机驱动和控制技术的现状与发展

驱动与控制是超声波电动机性能提高和工程应用的关键技术之一。文章基于行波型超声波电动机的结构和运动机理,分析了其对驱动、控制技术的特殊要求。叙述了当前超声波电动机在驱动技术和控制技术方面的研究现状和进展,并进行了归纳总结及其分析。结合国内外研究动向和笔者的研究进展,对超声波电动机的驱动技术和控制技术的发展以及急待解决的课题进行了探讨。     

H形直线超声波电动机的研究

在纵弯复合模态直线超声波电动机的基础上提出一种H形直线超声波电动机,该电机基于H形压电振子两侧金属直梁的一阶伸缩振动模态和三阶面内弯曲振动模态的叠加,在四个驱动足驱动下交替实现力的输出,通过改变两个工作模态相位差来实现速度控制及正、反方向驱动.利用有限元数值方法对振子进行了模态优化设计,确定了振子的结构参数,并加工制作了原理样机,对样机的输出特性进行了实验研究.该模型样机在驱动频率为30.70 kHz时,动子最大速度为230 mm/s,单侧驱动力为0.47 N.     

PSoC 在超声波电动机直线位移机构步进控制中的应用

介绍了PSoC技术在行波型旋转超声波电动机驱动的直线位移机构步进运动控制系统中的应用.由PSoC微处理器构成步进超声波电动机的智能控制器,PSoC内部的PWM(脉冲宽度调节器)模块发出连续方波信号,经由功率放大电路将方波信号转换成驱动超声波电动机运转所需的正弦信号,通过计数器控制中断实现信号脉冲发射,从而实现基于超声波电动机的直线位移机构的步进运动.用LabVIEW编写了相关程序和控制界面,由上位机PC端控制超声波电动机的运行状态,通过RS-232串口通信电路向PSoC发送控制命令.最后通过XL-80激光干涉仪对机构进行了位移精度测试,试验结果表明该机构运行平稳,步距固定,位移分辨率达到了6 nm,取得了理想的效果.     

双翼形直线超声波电动机

提出一款双翼形直线超声波电动机。电机定子为一个带双翼的空心圆柱结构,其利用双翼弯曲振动致使空心圆柱上下、左右摆动的两个振动模态工作,驱动动子旋转直线运动。推导了电机定子驱动质点的运动轨迹方程,研究了电机定子驱动动子运动的工作机理。利用有限元法进行分析计算,对定子驱动质点的运动轨迹进行了仿真,验证了电机运动机理分析的正确性。制作了双翼形直线超声波电动机原理样机,并进行性能测试,试验表明电机的工作频域范围较宽,在激励电压峰峰值为250 V时,电机的空载速度为1.55 mm/s,最大输出力为0.106N,是定子质量的11.7倍。     

基于Boost升压与LC谐振的超声波电动机驱动电路

超声波电动机具有不同于传统电动机的诸多优点,使其有着广泛的应用前景。目前,超声波电动机驱动控制电路结构较为复杂,一定程度上限制了其工业化应用。文章给出了一种基于Boost升压和LC谐振的超声波电动机驱动控制电路,分析其工作原理,并进行实验验证,效果良好。     

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)。     

方环形直线驻波超声波电动机振子的动态设计

利用有限元分析软件对方环形直线驻波超声波电动机的振子进行了动态设计，提出了一种环梁式双接触面的振子结构，该振子采用柔性铰链与支撑结构连接，实现力的输出。利用振子第9阶同频的两个正交的面内弯曲模态分别实现直线电机的正、反方向驱动。对影响振子模态及固有频率的主要结构参数进行了有限元数值分析。     

基于不对称振动模态的毫米级直线超声波电动机的研制

介绍了一款微型直线超声波电动机的研制。该电机利用两个频率不相等的不对称弯振模态工作,可以实现单相驱动和两相驱动。建立了电机定子的运动学模型,分析了在单相、两相驱动下定子驱动质点的运动轨迹,推导出其椭圆运动轨迹方程。利用有限元对在不同频率驱动下定子驱动点的运动轨迹进行了仿真,检验了电机运动机理分析的正确性。制作了微型直线超声波电动机样机,该电机定子的尺寸仅为1.72 mm×1.72 mm×6mm,在驱动频率为131.9 kHz、激励电压为40 V时,电机单相、两相激励时的空载速度分别为3.9 mm/s和4.9 mm/s。     

定位驱动中直线电动机

近十几年来,在仪器仪表的直线定位驱动中越来越多地用直线电动机代替旋转电机。由于新材料的应用,微机、控制技术的发展,使直线电动机获得了新的生命力,出现了高性能仪器。用传统的旋转电机经过皮带轮,齿轮,拉线机构的机械变换实现所需的直线运动,这在快速的应、定位精度上已远远不能满足要求。本文叙述了直线定位驱动的要求,定位驱动中的直线电动机分类,较详细的介绍各类直流直线电动机的原理和结构,并有图示。直线电动机,结构简单,运动部件少,磨损小,因此,可靠性高。另外,由动子直接传递力,加速度大、响应快、定位时间     

超声波电动机定子振动模态及影响因素分析

在研究圆柱定子超声波电动机结构和工作原理的基础上,运用有限元分析软件建立了超声波电动机定子的有限元计算模型,对纵向、弯曲振动模态进行了分析,研究了定子结构参数对驱动振子谐振频率的影响,研究结论为圆柱定子超声波电动机设计提供了相关理论依据。     

一种超声波电动机的两相驱动电路研究

设计了一种两相驱动的超声波电动机驱动电路。通过主控芯片STM32产生两路PWM波,分别连接两个支路。在每个支路中,利用51芯片的外部中断将一路PWM波转换为两路互补的PWM波,同时输出后续电路所需的高电平。采用全桥式逆变电路,两路PWM波使4个开关管交替导通,将直流电变为交流电。利用变压器再次升压,得到超声波电动机所需要的频率较高(20 k Hz以上)、电压较高的驱动电源。结合超声波电动机负载特性,通过匹配电路实现了面内弯纵复合模态的直线超声微电机的正弦、余弦两相信号驱动。     

基于STM32的行波超声波电动机定位控制系统研究

针对超声波电动机自锁能力强、响应速度快的特点,提出了一种基于STM32的超声波电动机直线定位方法。通过对光电编码器产生的信号再次处理,精确控制超声波电动机的旋转角度,进而达到利用超声波电动机进行高精度定位的目的,使直线定位系统的误差进一步减小。实验结果表明,该方法能较好地达到利用超声波电动机进行高精度定位的目的。     

行波型超声波电动机的机理分析

作为一种特殊驱动源,行波型超声波电动机是一种近几年发展较快的新型电动机.通过所研制的行波型超声波电动机,阐述了行波型超声波电动机的原理和结构特点,分析了压电陶瓷这-功能材料的压电性能,设计出一种能够产生旋转行波的压电陶瓷片以作为超声波电动机的驱动元件,并在理论上分析了电机中旋转行波的产生过程.     

超声波电动机

超声波电动机是一种由超声频振动而产生旋转力矩的新型电动机。其结构和工作原理与普通电动机截然不同,它没有绕组和磁路,结构十分简单.单位体积转矩大,响应性能优良,因此作为新的执行元件非常引人注目。超声波电动机有驻波驱动和行波驱动两种工作方式。驻波驱动的特点是转换效率高,但旋转方向一定,不能轻易改变,结构尺寸也大。行波驱动的