雙軸指向機(jī)構(gòu)用超聲電機(jī)的性能研究.pdf

1、衛(wèi)星技術(shù)的日益成熟不僅帶動(dòng)了微納衛(wèi)星的發(fā)展，而且促進(jìn)了輕小型精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。而現(xiàn)有的衛(wèi)星用雙軸指向機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器主要是由傳統(tǒng)伺服電機(jī)、減速器組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，不能完全適應(yīng)微納衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的需求，尤其是在輕小精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面。因此，研制一種結(jié)構(gòu)尺寸小、低速大力矩、驅(qū)動(dòng)精度高的精密驅(qū)動(dòng)器成為驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域主要的發(fā)展趨勢(shì)。超聲電機(jī)(ultrasonic motor，簡(jiǎn)稱 USM)是一種新型直驅(qū)電機(jī)，體積小，重量輕，不需要齒輪箱就可以實(shí)

2、現(xiàn)低速大力矩，并且位置控制精度高。本文的主要研究?jī)?nèi)容是如何實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)的低速大力矩以及高精度運(yùn)行，并將其應(yīng)用到雙軸指向裝置中，實(shí)現(xiàn)雙軸指向機(jī)構(gòu)輕量化、低速以及高精度的目標(biāo)。
　　本文主要從結(jié)構(gòu)和控制兩方面對(duì)超聲電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)低速大力矩以及高精度運(yùn)行進(jìn)行理論分析。理論研究表明超聲電機(jī)的最大理論轉(zhuǎn)速與定子的主要參數(shù)有著密切的聯(lián)系；而且要實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)低速運(yùn)行，還需要采用一定的控制方法。通過摩擦材料對(duì)超聲電機(jī)性能影響的分析表明摩擦材料與超聲

3、電機(jī)的輸出力矩有著密切的聯(lián)系；超聲電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度不僅與超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，而且主要還取決于超聲電機(jī)響應(yīng)速度。
　　基于超聲電機(jī)低速大力矩和高精度的理論分析，對(duì)超聲電機(jī)定子進(jìn)行振動(dòng)分析。通過對(duì)超聲電機(jī)定子的模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析確定定子主要參數(shù)對(duì)超聲電機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度的影響規(guī)律，進(jìn)而最后確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)的參數(shù)?；谔厥夤r對(duì)摩擦材料的要求，選取3種摩擦材料，進(jìn)行不同材料下超聲電機(jī)性能的比較，獲得性能最優(yōu)的摩擦材料，完成超聲電