縱扭復合型超聲波電機的設(shè)計制作與實驗研究.pdf

1、超聲波電機(Ultrosonic Motor)是近二十年發(fā)展起來的一種新型電機，其原理不同于傳統(tǒng)的電磁型電機，它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發(fā)超聲振動，借助彈性體諧振放大，通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動或直線運動。其顯著特點是低轉(zhuǎn)速、大力矩、結(jié)構(gòu)簡單、可用于直接驅(qū)動、電磁兼容性好并具有斷電自鎖等功能，已在某些特殊領(lǐng)域取得一席之地。 超聲波電機的形式多種多樣，小型化和大力矩是其發(fā)展的兩個重要方向。其中縱扭復合型超聲波電機以其輸出力矩大而

2、具有良好的發(fā)展前景。本文以縱扭復合型超聲波電機為研究對象，對其驅(qū)動機理、設(shè)計理論、頻率簡并以及電機特性等進行較為系統(tǒng)的研究。 本文開展的研究工作和取得的成果如下： 1、首先回顧了國內(nèi)外超聲波電機的發(fā)展歷史，介紹了超聲波電機的特點、分類和基本原理；重點介紹縱扭復合型超聲波電機的特點、發(fā)展簡史以及國內(nèi)外的研究狀況。 2、介紹縱扭復合型超聲波電機相關(guān)基礎(chǔ)理論，分析縱扭復合型超聲波電機橢圓軌跡的形成，給出了該類電機的驅(qū)動

3、機理。 3、利用電機機電等效模型，介紹縱扭復合型超聲波電機縱振子和扭振子在單獨激勵情況下的諧振頻率方程；在此基礎(chǔ)上我們提出了一種新的計算方法，這種方法以扭振子的諧振頻率為設(shè)計頻率，兼顧縱振子的諧振頻率。通過對兩種模型計算結(jié)果的分析比較，得出了一套新的設(shè)計縱扭復合型超聲波電機的理論計算方法。 4、分析了電機縱、扭頻率簡并的問題。提出了增加縱振壓電陶瓷晶堆厚度的方法來解決電機的縱振子工作于非諧振狀態(tài)以至振幅過小、預緊力太小的