超声换能器式波发生器压电谐波电机研究

发布时间：2020-02-18 15:35

【摘要】：为了满足航空、航天及精密仪器等领域对于低速大转矩微特电机的需求，本文综合超声电机技术与谐波传动技术，提出一种新型的超声换能器式波发生器压电谐波电机，并对其进行结构设计与分析。首先，进行压电谐波电机的方案设计，在简单介绍压电谐波电机结构型式及布置方式的基础上，提出压电陶瓷叠堆式波发生器和超声换能器式波发生器两种驱动方式的压电谐波电机方案，经过综合比较，确定采用超声换能器式波发生器压电谐波电机的设计方案。第二，进行压电谐波电机驱动源的超声换能器设计与分析。在简单介绍超声换能器设计理论及变幅杆设计理论的基础上，设计二级圆锥变幅杆超声换能器，并对其进行模态分析、谐振分析及瞬态分析，获得满足需要的超声换能器纵振谐振频率及振型，通过谐振分析验证了谐振频率下超声换能器的输出位移最大，瞬态分析结果显示，当输入电压500V、谐振频率为共振谐振频率的正弦交流电压时，超声换能器前端位移输出为80um。第三，进行位移放大机构的设计与分析。为进一步扩大超声换能器的输出位移，设计二级杠杆双圆弧刃口弹性位移放大机构放大该位移，分析其主要尺寸参数在给位移放大机构位移输入端施加位移载荷时，其最大等效应力、最大应变及实际放大倍数随各尺寸参数变化的变化规律，选取合适的尺寸参数对位移放大机构进行优化设计，分析优化前后柔轮的应力应变分布情况及考虑位移损失的实际放大倍数，以及位移放大机构的输出位移，验证该位移输出是否满足柔轮变形需求。最后，，进行换能器式波发生器压电谐波电机整体结构设计。换能器式波发生器压电谐波电机主要由换能器式波发生器、柔轮、刚轮及壳体等组成，其中换能器式波发生器由共用一个六边形八面体的六组二级变幅杆超声换能器式压电驱动器和六组二级杠杆位移放大机构组成。进行柔轮结构设计及其主要尺寸参数对其应力应变影响规律的分析，获得满意的柔轮结构，在此基础上，完成压电谐波电机总体结构设计。
【图文】：

电磁式,谐波,电机

可分为不同形式的谐波电机。谐波电机波电机，是利用旋转磁场作为谐波电机中的波发生器，它既具有电机的功能同时又可以作为减速器来使.E.Moskwiji 首先提出了电磁式谐波电机，该电机具传动比大、响应快、工作可靠性好等优点。但是由摩擦式，所以随着摩擦材料的磨损以及工作时温度的变化，导致电机的精度也相应的降低，因此该电用。随后美国等国家对电磁式谐波电机进行了更加多专利，其中有些产品已经在航空航天、精密机械域的到了实际的应用。马达将旋转磁场与谐波传动结合起来的一种新型电器作用的旋转磁场与柔轮之间的电磁耦合，来产生.1 所示。

示意图,柔轮,示意图

变形。柔轮的剖面由圆形变成了椭圆形，且柔轮发生变形的相应触。当铁芯绕组在柔轮外面有满足谐波传动要求的 kn 组时，通过控制铁芯绕组或者将各个绕组连接在正弦交流电上这两种方法，部形成旋转磁场，在其作用下会使柔轮产生周期性变形如图 1.2和铁芯绕组这个时候柔轮就会输出旋转运动[14]。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB552

【参考文献】