一種圓柱桿式超聲電機驅(qū)動器的研究.pdf

1、超聲波電機(Ultrasonic Motor，簡稱USM)是上世紀八十年代發(fā)展起來的一種新型電動機，相比傳統(tǒng)的電磁電機具有本質(zhì)的區(qū)別。電磁電機主要通過磁極和繞組依靠電磁能量的轉(zhuǎn)換將電能轉(zhuǎn)換為機械能，而超聲電機則利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為機械能。超聲電機的研究主要起步于上世紀八十年代，經(jīng)過三十多年的發(fā)展到目前為止已經(jīng)取得了長足的進步。由于其獨特的工作原理和特點，使其擁有普通電磁電機所不具備的優(yōu)良的特性。在美國、日本等發(fā)達國家它已

2、經(jīng)被廣泛應(yīng)用于微型機械、機器人、精密儀器、照相機等場合并有著更為廣泛的應(yīng)用發(fā)展空間。到目前為止，超聲電機已經(jīng)發(fā)展成為種類繁多的一種新型電機，現(xiàn)在對其還沒有統(tǒng)一、系統(tǒng)的分類。從不同的角度可以將超聲電機進行不同的分類。
　　超聲波電動機依據(jù)形成橢圓運動的方式，被分成駐波型和行波型。相比于行波型超聲電機駐波超聲電機的最大缺點是磨損較為嚴重，使用壽命短。由于行波型超聲電機能夠極大程度的改善以上缺點使得行波型超聲電機在世界各國得到了更為迅猛

3、的發(fā)展。考慮到超聲電機小型化和大力矩的兩個主要發(fā)展方向并且在參考大量國內(nèi)外文獻以及取得的成果的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)目前的超聲電機驅(qū)動器還不盡理想，進而影響超聲電機的使用性能。為此，本文以圓柱桿式雙轉(zhuǎn)子行波超聲波電動機為研究對象，主要對其驅(qū)動器進行研究以便使超聲電機能夠最大程度的發(fā)揮其獨特的性能。
　　本文開展的研究工作和取得的成果如下：
　　(1)首先對超聲波電機的研究背景和意義做簡單的回顧。其次主要對其分類、特點以及存在的問題做簡單

4、的介紹。
　　(2)首先介紹壓電陶瓷的一些相關(guān)基礎(chǔ)理論知識。其次，建立桿式超聲電機的數(shù)學模型。
　　(3)參考了國內(nèi)外相關(guān)文獻并對比了目前常見的行波超聲電機驅(qū)動器，發(fā)現(xiàn)目前的驅(qū)動器尚有一些缺陷以至于影響超聲電機性能最大限度的發(fā)揮。本文主要基于TI公司生產(chǎn)的UCC3895芯片設(shè)計了一款行波超聲電機驅(qū)動器，使得驅(qū)動電路得到了大大簡化，并且提高了運行的穩(wěn)定性等。
　　(4)超聲電機一般在100V以上的高頻信號的驅(qū)動下才能運行