二自由度自行式直線超聲電機(jī)的研究.pdf

1、超聲電機(jī)是一種新型微特電機(jī)。其驅(qū)動(dòng)原理主要是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，使定子（彈性體）產(chǎn)生超聲振動(dòng)，并通過與定子（彈性體）接觸面的摩擦產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動(dòng)力。由于其原理與電磁電機(jī)根本不同，因此具有如結(jié)構(gòu)緊湊，低速大轉(zhuǎn)矩，斷電自鎖，抗電磁干擾及響應(yīng)快等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。隨科學(xué)的發(fā)展，在許多場(chǎng)合傳統(tǒng)電機(jī)已不能滿足需要人們的需要，而超聲電機(jī)由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在精確定位裝置、航空航天、衛(wèi)星探測(cè)器、生物醫(yī)藥、家用電氣等方面得到更好的應(yīng)用。
　　本文研究了一

2、種具有二自由度自行功能的直線超聲電機(jī)。在對(duì)該電機(jī)的設(shè)計(jì)研究過程中，對(duì)超聲電機(jī)所涉及的理論進(jìn)行了歸納總結(jié)，并加工制作實(shí)物，對(duì)其基本的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。通過理論與實(shí)踐的結(jié)合，更好的理解超聲電機(jī)的設(shè)計(jì)。
　　在對(duì)論文電機(jī)的設(shè)計(jì)研究過程中，綜合利用了解析法和有限元法對(duì)彈性體振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)，探討了該電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理，從理論上證明了電機(jī)表面之巔橢圓運(yùn)動(dòng)的存在。同時(shí)，分析了電機(jī)的能量和動(dòng)力傳遞機(jī)理，建立了電機(jī)應(yīng)變的傳遞模型。在論文中，就超

3、聲電機(jī)的核心元件壓電陶瓷，從壓電材料、壓電效應(yīng)等幾個(gè)重要物理特性及壓電方程進(jìn)行了初步介紹。
　　在電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要分析了電機(jī)的一些關(guān)鍵尺寸對(duì)電機(jī)模態(tài)頻率的影響。通過分析發(fā)現(xiàn)一組幾乎相同頻率下的彎振模態(tài)和縱振模態(tài)，這為電機(jī)的實(shí)現(xiàn)提供了有力的理論論證，同時(shí)也可以對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求大大降低。
　　根據(jù)Hamilton原理，從能量角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。在對(duì)電機(jī)的建模過程中，主要利用了機(jī)械振動(dòng)、彈性力學(xué)、壓電學(xué)等有關(guān)理論。這是