MEMS行波超声电机启动特性研究

发布时间：2021-11-08 23:07

　　微行波超声电机是应用MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统）技术制造的新型电机。它具有结构简单紧凑、响应快、扭矩大、噪声低与自锁能力强等优点,在航天、医疗器械、精密仪器等领域具有广泛的应用。微型超声电机的应用通常用于实现精准定位或是步进驱动,其启动特性的好坏直接决定了其精准定位及步进驱动的优劣,因此,深入研究超声电机的启动特性对微超声电机的定位精确度的提升有重要作用。本文以微行波超声电机,探究微行波超声电机在启动加速过程中速度的变化规律,并结合实验验证该理论的正确性。本文的研究内容主要有以下几个部分:1.行波形成机理研究。通过压电方程分析了行波型超声电机定子上的压电陶瓷在电压激励下的变形情况,在多个压电陶瓷覆盖区域的作用下定子将产生振动,激发对应模态,形成驻波。随后,两列驻波叠加合成为一列行波,实现了电机定子的行波激发。2.驱动接触特性以及启动特性研究。通过基尔霍夫薄板定律分析定子行波表面质点的运动规律,根据COMSOL仿真软件分析行波波形在径向上的变化,以此为参考建立柱坐标系下的接触模型,以该模型为基础分析行波与摩擦层的接触区域法向压力... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 微型超声电机分类及特点
    1.3 微型行波超声电机研究现状
    1.4 行波型电机启动特性研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 行波型超声电机基本原理
    2.1 行波型超声电机的结构
    2.2 压电效应与压电方程
    2.3 定子行波运动的形成
    2.4 定子质点椭圆运动的形成
    2.5 本章小结
第三章 定子与转子接触力学分析
    3.1 定子与转子接触界面初步分析
        3.1.1 接触面积的假设
    3.2 法向受力分析
    3.3 切向力分析
    3.4 转子加速分析
    3.5 本章小结
第四章 微型超声电机的设计
    4.1 定子模态分析
        4.1.1 定子圆环模态仿真
        4.1.2 定子支撑梁设计
        4.1.3 优化后定子模态分析
    4.2 定子的瞬态仿真分析
    4.3 预紧力施加结构设计
        4.3.1 永磁体充磁方向影响
        4.3.2 磁力仿真结果
    4.4 本章小结
第五章 实验与结果
    5.1 电机定子的制造过程
    5.2 定子运行情况测试
    5.3 电机转动测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]军民两用高性能超声电机的研发和产业化[J]. 杨淋,赵淳生.  军民两用技术与产品. 2018(09)
[2]Structural Design and Control of Variable Camber Wing Driven by Ultrasonic Motors[J]. 刘卫东,朱华,周盛强,白亚磊,赵淳生.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2015(02)
[3]压电陶瓷非线性特性研究[J]. 杨文艳,孙宝光.  科技信息. 2014(09)
[4]中空环形行波超声波电机有限元接触模型[J]. 蒋春容,胡敏强,金龙,徐志科.  东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]行波型超声波电机定转子接触粘滑分布特性[J]. 蒋春容,胡敏强,金龙,徐志科.  电工技术学报. 2010(12)
[6]弯纵复合大推力直线超声波电机[J]. 陈强,胡敏强,金龙,张玉,徐志科,顾菊平.  电工技术学报. 2007(11)
[7]行波型超声波电动机接触模型的研究[J]. 徐志科,胡敏强,金龙,顾菊平,施一峰.  微特电机. 2007(06)
[8]世界超声电机技术的新进展[J]. 赵淳生.  振动、测试与诊断. 2004(01)
[9]压电陶瓷超声波马达[J]. 褚祥诚,李龙土.  物理. 2002(04)
[10]面向21世纪的超声电机技术[J]. 赵淳生.  中国工程科学. 2002(02)



本文编号：3484204