旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機等效電路模型及驅(qū)動器的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機具有體積小、低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾等優(yōu)點，在精密儀器儀表、航天、醫(yī)療、機器人等高新技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景。利用等效電路建模是研究超聲電機一種非常有效的方法。但目前大多數(shù)的等效電路模型都是僅針對電機定子的，沒有綜合考慮電機壓電耦合效應以及定、轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合情況，因此并不可靠，也不能為電機驅(qū)動電路的設(shè)計提供依據(jù)，本文提出一種超聲電機完整的等效電路模型，使其能夠正確反映電機的動力響應特性并指導電機驅(qū)動電路的設(shè)計。

2、 本文在詳細分析定子壓電陶瓷激振和定、轉(zhuǎn)子間摩擦傳動過程的基礎(chǔ)上，分別推導定、轉(zhuǎn)子的運動Lagrange方程及壓電陶瓷電流方程，利用機電類比建立完整的超聲電機等效電路模型。該模型能夠反映壓電陶瓷的逆壓電效應及介電特性，定、轉(zhuǎn)子的機械運動特性和摩擦接觸特性，具有明確的物理意義，能夠反映整個電機系統(tǒng)的功率流動情況。參數(shù)辨識是應用等效電路模型的一個重要方面，本文提出了獲取模型中各參數(shù)的方法，即首先測量單定子的導納以獲得模型中定子部分相關(guān)參

3、數(shù)，然后由摩擦層和轉(zhuǎn)子材料特性參數(shù)估算模型中相關(guān)元件的值，并對模型進行簡化，最后計算電機輸出功率和摩擦損耗，并進行修正。這種參數(shù)辨識方法保證了等效電路模型的準確性。 在等效模型基礎(chǔ)上，設(shè)計驅(qū)動電路中的參數(shù)，包括變壓器匝比和諧振電感的值，并進行實驗驗證，實驗結(jié)果證明了等效電路模型及參數(shù)辨識方法的正確性和有效性。在現(xiàn)有的超聲電機驅(qū)動電路中，開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，存在很大的電流尖峰。本文提出一種改進的驅(qū)動電路拓撲，在驅(qū)動變壓器原邊并