基于自箝位机构的直线惯性压电马达

发布时间：2021-08-21 08:24

　　随着微电机的不断发展,压电马达由于其低速大转矩、抗电磁干扰、精度高、功率密度大等特性得到了广泛的应用。惯性马达相对于其他类型的压电马达具有体积小,结构简单,精度高等优势。但传统惯性压电马达一般采用锯齿波驱动,无法工作在谐振状态下,这使得其输出力与运行速度皆不高;而且步进过程中大量的摩擦损耗使得其效率低下。传统惯性压电马达动子的步进位移为锯齿波状,具有明显的后退步距,这导致马达运行不稳定。为解决以上问题国内外研究者提出了各种解决方案,但仍然存在很多问题。本文提出了一种新型的自箝位直线惯性压电马达。提升了惯性马达的输出性能,简化了其控制策略,降低了其摩擦损耗。主要研究内容如下:1)提出了一种由压电双晶片和柔性铰链串联而成的自箝位机构。对自箝位机构进行简化建模并利用Simulink做动力学仿真。采用Comsol对自箝位机构进行模态、谐响应分析。搭建测试平台测量自箝位机构静、动态响应。2)阐述自箝位直线惯性压电马达的工作原理,建立新型马达的动力学模型,采用Simulink仿真验证驱动方案的可行性。设计新型马达的结构和预紧方式。3)制造原理样机,对样机进行性能测试。样机可达到最大速度为3.178... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

驻波马达的驱动原理

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文圆运动如图 1.1（b）所示，通过驱动足表面摩擦驱动马达动子运动。行波马达的原理是将压电材料固定于定子上，向压电材料两极输入两相相位差为 90 度的谐波信号，从而在定子表面激励出行波。马达动子贴紧定子表面，定子表面的行波不断驱动动子转动，如图 1.2 所示。压电材料两极输入谐波在马达定子表面产生行波，通过摩擦驱动马达动子运动。为了避免行波遇到障碍发生反射，一般行波马达都设计成环状，这无疑限制了该类型马达设计的灵活性。少数不设计成环状的行波马达需要两端设置激振器和吸振器，这大大增加马达结构复杂度，且不利于该类马达的小型化。

图 1. 3 惯性压电马达的驱动原理Fig1.3 Driving principle of piezoelectric inertial motor马达是一类仿生马达，其驱动原理类似于尺蠖类昆虫的行进。两个压电箝位开关和一个压电驱动部，压电驱动部置于两个压构成尺蠖马达的动子。尺蠖马达的定子固定于地面且与动子之方式：一种为主动预紧型，即当箝位开关不通电时，动子与定，马达直接靠箝位开关的箝位力预紧；另一种为被动预紧型，通电时，通过外部装置在动子与定子之间产生预紧力，马达靠紧。尺蠖马达需要三路方波信号配合控制。该类马达的驱动步，首先给压电箝位开关 1 中的压电体输入高电平使箝位开关 1压电箝位开关 2 中的压电体输入低电平使箝位开关 2 收缩脱离压电箝位开关 1 的高电平和压电箝位开关 2 的低电平，给压电平使压电驱动部伸长推动压电箝位开关 2 向右运动一段位移；开关 2 中的压电体输入高电平使压电箝位开关 2 伸长卡紧定子

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]一种基于压电振动的微型旋转马达研究[D]. 周茂瑛.浙江大学 2016



本文编号：3355246