基于等效電路分析的超聲電機(jī)振子動態(tài)特性研究.pdf

1、超聲電機(jī)是一種應(yīng)用全新原理獲得驅(qū)動力的電機(jī)，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)使定子產(chǎn)生超聲波振動，通過定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子。與傳統(tǒng)電機(jī)相比，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、低速高轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)快、不受磁場影響、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于超聲電機(jī)研究起步較晚，且系統(tǒng)呈現(xiàn)高度非線性，難于進(jìn)行控制，從而影響了其在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。應(yīng)用機(jī)電類比原理，建立超聲電機(jī)的等效電路模型，可以簡化超聲電機(jī)的驅(qū)動控制電路，本文正是在此基礎(chǔ)上對超聲電機(jī)

2、的等效電路進(jìn)行了研究。 本研究主要完成了以下工作：1、系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外超聲電機(jī)的歷史和發(fā)展?fàn)顩r，介紹了超聲電機(jī)的特點(diǎn)及其應(yīng)用，對其研究難點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行了歸納和總結(jié)，突出了本文研究內(nèi)容的迫切性。 2、簡要介紹了壓電效應(yīng)的定義和壓電陶瓷的特性，從壓電晶體的本構(gòu)關(guān)系出發(fā)推導(dǎo)出壓電方程，并重點(diǎn)介紹了描述壓電材料物理特性的幾個重要參數(shù)；從機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的角度入手介紹了壓電振子的振動模態(tài)，及其諧振特性。 3、基于假設(shè)振型，

3、利用分析動力學(xué)的Lagrange方程，建立了基于壓電陶瓷誘發(fā)應(yīng)變激振的超聲電機(jī)復(fù)合定子的機(jī)電動力學(xué)模型；采用振型假定法計算出超聲電機(jī)定子在該特定模態(tài)下的模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、壓電陶瓷交變電壓激振的等效力系數(shù)。 4、根據(jù)機(jī)電類比原理，得到超聲電機(jī)定子的基本等效電路，并求得電路中的各參數(shù)；在定子基本等效電路的基礎(chǔ)上，考慮預(yù)壓力、負(fù)載、溫度等因素的影響，據(jù)此得到較完善的定子等效電路模型；將所建立的等效電路模型在Matlab環(huán)境下仿真，并