圓柱定子三自由度超聲波電機的動力學分析與設計.pdf

1、超聲波電機是利用壓電陶瓷逆壓電效應，把電能轉化為機械能，通過定轉子間的摩擦耦合等方式來驅動的新型電機。相比較于傳統(tǒng)的電磁電機，超聲波電機具有低速大轉矩、響應速度快、無輸入自鎖、結構簡單、噪音小、不受電磁場干擾等優(yōu)點，在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車、機器人、航空航天等領域有廣闊的應用前景。 作為一種新型的電機，超聲波電機的設計方法、理論模型等方面的研究還不成熟，需要不斷的完善。本文主要是在前人工作的基礎上，對圓柱定子三自由度超聲波電機的動力

2、學性能進行分析，研究該種電機的設計和優(yōu)化方法。 本文的主要工作和成果如下： 首先，概述了超聲波電機的特點、發(fā)展、應用及其分類。簡要介紹了多自由度球形超聲波電機的發(fā)展史和目前的研究狀況，指出了三自由度電機研究的難點。以研究小組研制的圓柱定子三自由度超聲波電機為例，用解析法分析了圓柱定子的固有縱向振動和彎曲振動。 其次，系統(tǒng)地論述了圓柱定子三自由度超聲波電機受兩相激勵時繞三個旋轉軸運行的機理和相應的運動軌跡?？紤]彎振

3、引起的縱向振動，應用幾何原理和振動理論推導出了圓柱定子三自由度超聲波電機三相同時激勵時的運動軌跡方程。以該軌跡方程為基礎，仿真出同頻率、不同相位差、不同電壓激勵時不同位置的運動軌跡，并分析了這三個影響因素對定子表面一點軌跡的影響，為三自由度超聲波電機的軌跡控制和姿態(tài)控制奠定了理論基礎。 在上述工作的基礎上，系統(tǒng)的總結了圓柱定子三自由度超聲波電機的設計要點，并以此為依據(jù)詳細地敘述了如何用實驗、有限元計算和理論分析相結合的方法進行電