十字叉定子弯振驱动的压电平面电机研究
本文选题:平面超声电机 + 驱动机理 ; 参考:《南昌航空大学》2017年硕士论文
【摘要】:平面超声波电机是一种具有多向驱动自由度的电机,相比较于传统由多电机组成的平面驱动机构,平面超声波电机具有驱动精密、功率密度大、响应快、结构紧凑、电磁兼容、噪声低和断电自锁等优点。本文着力于十字叉平面超声波电机的研究,主要完成了以下工作内容:首先,归纳了超声波电机的国内外发展历史,指出了超声波电机的应用现状及未来的发展走向,并对超声波电机驱动机理进行了详细的研究;其次,推出基于十字结构定子的两自由度超声波电机,该电机通过定子一个面外弯振和两个面内弯振的两两组合,可以形成两个方向的驱动。通过对定子振型及应变进行分析,优化了压电材料及驱动端的配置,最终确定定子工作的模态频率为30127Hz,尺寸为60mm×60mm×7.8mm;再次,建立电机的FEM模型并研究了激励电信号对电机定子驱动端响应的影响,定子驱动端在幅值为250V的激励下能够产生长半轴和短半轴分别为1.6μm和1.2μm的椭圆驱动轨迹;最后,通过超声波电机的接触模型分析电机的动力学输出特性,电机在激励电压250V,预紧力为100N的作用下,其单向驱动能够产生50mm/s的参考速度,同时具有较好的调速能力和转向运行能力,其有效的驱动频率范围为30127±150Hz,并且该电机能够产生平面驱动。
[Abstract]:The planar ultrasonic motor is a kind of motor with multi-direction drive degree of freedom. Compared with the traditional planar drive mechanism composed of multi-motor, the planar ultrasonic motor has the advantages of precise driving, high power density, fast response, compact structure and electromagnetic compatibility.Low noise and power off self-locking and other advantages.This paper focuses on the research of cross plane ultrasonic motor. The main contents are as follows: firstly, the development history of ultrasonic motor at home and abroad is summarized, and the application status and future development trend of ultrasonic motor are pointed out.The driving mechanism of ultrasonic motor is studied in detail. Secondly, a two-degree-of-freedom ultrasonic motor based on cross-structure stator is presented. The motor is combined by one out-of-plane bending vibration and two in-plane bending vibration.Drive in two directions.Through the analysis of the vibration pattern and strain of the stator, the configuration of the piezoelectric material and the driving end is optimized. Finally, the modal frequency of the stator is determined to be 30127Hzand the dimension is 60mm 脳 60mm 脳 7.8mm. again,The FEM model of the motor is established and the effect of the excitation signal on the response of the motor stator driver is studied. Under the excitation of 250V, the long half axis and the short half axis can produce the elliptical driving trajectory of 1.6 渭 m and 1.2 渭 m respectively.Through the contact model of ultrasonic motor, the dynamic output characteristics of the motor are analyzed. Under the excitation voltage of 250V and the preload of 100N, the unidirectional drive of the motor can produce the reference speed of 50mm/s.At the same time, it has better speed regulation ability and steering ability, its effective driving frequency range is 30127 卤150 Hz, and the motor can produce plane drive.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM359.9
【参考文献】
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,本文编号:1734097
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