一种新型旋转直线超声电机的研究

发布时间：2017-04-29 16:11

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【摘要】：超声电机是一类新型的驱动器。能够同时实现旋转和直线两种运动形式的超声电机,是近年来超声电机研究领域的热点之一。由于超声电机具有形式多样化、结构简单、操控容易等特点,较传统电磁型电机更易于实现旋转直线的运动形式,所以这类超声电机引起了各国学者的普遍关注,具有广阔市场前景。本文参考了大量的国内外相关文献,依据传统的旋转行波型超声电机和面内弯曲螺母型超声电机的驱动原理,提出一种新型的旋转直线超声电机,采用振子柱面与动子以螺纹副形式相接触,通过螺纹副摩擦驱动动子运动。双面加齿的振子能够保持较好的模态,运动均匀,增大振幅,从而提高电机输出力矩。从理论上分析了新型旋转直线超声电机的工作原理,对旋转直线运动的实现进行了振子结构设计。利用有限元分析软件对振子进行了动态设计,模态分析得到了振子的工作模态及固有频率,确定了振子结构。同时,对影响振子模态及固有频率的各个主要结构尺寸参数进行了系统分析。设计制作了原理样机。经对原理样机进行实验测试测得,激励电压信号峰-峰值210V,谐振频率为26852Hz,空载时电机的最高转速94r/min,最大轴向驱动力为53g,最大转矩可达到0.255N·m。
【关键词】：超声电机 旋转直线运动 行波 螺纹驱动 双面齿
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 超声电机的特点及分类9-12
• 1.1.1 超声电机的特点9-10
• 1.1.2 超声电机的分类10-12
• 1.2 旋转直线超声电机的研究现状12-16
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 旋转直线超声电机的发展前景16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 2 旋转直线超声电机的运行机理18-30
• 2.1 压电驱动理论基础18-23
• 2.1.1 压电效应18
• 2.1.2 压电方程18-21
• 2.1.3 行波合成原理21-23
• 2.2 一种面外弯曲双驱动旋转直线超声电机的驱动原理23-25
• 2.3 螺纹传动精度分析与计算25-29
• 2.4 小结29-30
• 3 电机振子的动态设计30-41
• 3.1 基于有限元软件的模态分析法30
• 3.2 振子的理论分析30-33
• 3.3 振子的结构设计33-34
• 3.4 振子的模态分析34-40
• 3.4.1 振子的有限元分析35
• 3.4.2 振子结构几何参数对模态的影响35-40
• 3.5 小结40-41
• 4 原理样机的研制41-48
• 4.1 样机的结构设计41-42
• 4.2 振子的研制42-46
• 4.2.1 振子的加工制作42-43
• 4.2.2 振子工作模态的激励43-46
• 4.3 动子的研制46-47
• 4.4 样机的装配47
• 4.5 小结47-48
• 5 样机的实验测试48-56
• 5.1 振子谐振频率的测试48-51
• 5.1.1 实验测试系统48-49
• 5.1.2 振子谐振频率测试49-51
• 5.2 电机运行性能测试51-54
• 5.3 综合分析54-55
• 5.4 小结55-56
• 6 结论56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59

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本文编号：335203