双层圆盘惯性超声波电机研究

发布时间：2017-05-01 18:01

  本文关键词：双层圆盘惯性超声波电机研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超声波电机是利用压电陶瓷的逆压电效应使定子表面的质点产生超声振动,利用定、转子之间的摩擦材料实现能量转换。这种独特的工作原理使其具备结构简单、断电自锁和低速大转矩等特点,在家用电子、微机器人、航天领域有着广泛的应用前景。本文提出一种新型双层圆盘超声波电机结构,利用ANSYS有限元仿真软件对其结构模型进行仿真,得到模态分析图、谐响应分析图和瞬态分析图,确定其共振频率和位移放大率,并将其作为评价超声波电机性能的标准。本文设计了一种输入为12V的直流电压信号,输出幅值为141V、相位相差90度的PWM信号驱动电路。该电路通过电位计来调节输入信号的占空比,实现了输出电压幅值可调的目的。进一步提高了驱动电路的控制性能,拓展了控制电路的适用范围。本文制作了双层圆盘惯性超声波电机样机,并且通过增量式编码器对30超声波电机转速进行测量,得到电机的转速特性表。
【关键词】：超声波电机 模态分析 谐响应分析 驱动电路
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1. 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景和意义8
• 1.2 超声波电机的优缺点8-10
• 1.3 旋转型超声波电机的分类10
• 1.4 国外超声电机的研究与发展10-14
• 1.5 国内超声波电机的研究现状和应用现状14
• 1.6 本文研究的主要内容14-16
• 2. 超声波电机的工作原理与结构设计16-24
• 2.1 双层圆盘惯性超声波电机工作原理16-17
• 2.2 超声波电机总体结构17-18
• 2.3 压电陶瓷18-21
• 2.3.1 压电陶瓷的等效模型分析18-19
• 2.3.2 压电陶瓷的材料选择及设计19-21
• 2.4 定子材料21-23
• 2.4.1 定子材料模型受力分析21-22
• 2.4.2 定子材料的选择22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3. 运动部件的有限元建模与仿真24-37
• 3.1 滑块移动示意图24-25
• 3.2 有限元模型的建立和网格划分25-26
• 3.3 双层惯性超声波电机模型的建立和相关参数的定义26-27
• 3.4 振动模态分析27-29
• 3.5 谐响应分析29-31
• 3.6 瞬态分析31-34
• 3.7 阻尼比对滑块运动的速度的影响34-36
• 3.8 本章小结36-37
• 4.驱动电路的设计37-45
• 4.1 引言37
• 4.2 H桥驱动电路的结构设计图37-38
• 4.3 驱动电路信号发生器的设计及仿真38-42
• 4.4 H桥相移PWM控制电路的设计42-44
• 4.5 电路板制作44
• 4.6 本章小结44-45
• 5.超声波样机制作与原理性测试45-52
• 5.1 双层惯性超声波电机的装配图45-48
• 5.2 摩擦材料48
• 5.3 粘贴工艺48-49
• 5.4 超声波电机速度测试实验49-51
• 5.5 本章小结51-52
• 6.总结与展望52-54
• 6.1 本文主要工作52-53
• 6.2 本文的主要创新点53
• 6.3 超声波电机的展望53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果58-59
• 致谢59-60

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