隨著微電機(jī)的不斷發(fā)展,壓電馬達(dá)由于其低速大轉(zhuǎn)矩、抗電磁干擾、精度高、功率密度大等特性得到了廣泛的應(yīng)用。慣性馬達(dá)相對于其他類型的壓電馬達(dá)具有體積小,結(jié)構(gòu)簡單,精度高等優(yōu)勢。但傳統(tǒng)慣性壓電馬達(dá)一般采用鋸齒波驅(qū)動(dòng),無法工作在諧振狀態(tài)下,這使得其輸出力與運(yùn)行速度皆不高;而且步進(jìn)過程中大量的摩擦損耗使得其效率低下。傳統(tǒng)慣性壓電馬達(dá)動(dòng)子的步進(jìn)位移為鋸齒波狀,具有明顯的后退步距,這導(dǎo)致馬達(dá)運(yùn)行不穩(wěn)定。為解決以上問題國內(nèi)外研究者提出了各種解決方案,但仍然存在很多問題。本文提出了一種新型的自箝位直線慣性壓電馬達(dá)。提升了慣性馬達(dá)的輸出性能,簡化了其控制策略,降低了其摩擦損耗。主要研究內(nèi)容如下:1)提出了一種由壓電雙晶片和柔性鉸鏈串聯(lián)而成的自箝位機(jī)構(gòu)。對自箝位機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡化建模并利用Simulink做動(dòng)力學(xué)仿真。采用Comsol對自箝位機(jī)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)、諧響應(yīng)分析。搭建測試平臺測量自箝位機(jī)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)響應(yīng)。2)闡述自箝位直線慣性壓電馬達(dá)的工作原理,建立新型馬達(dá)的動(dòng)力學(xué)模型,采用Simulink仿真驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)方案的可行性。設(shè)計(jì)新型馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和預(yù)緊方式。3)制造原理樣機(jī),對樣機(jī)進(jìn)行性能測試。樣機(jī)可達(dá)到最大速度為3.178... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

駐波馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)原理

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文圓運(yùn)動(dòng)如圖 1.1（b）所示，通過驅(qū)動(dòng)足表面摩擦驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)。行波馬達(dá)的原理是將壓電材料固定于定子上，向壓電材料兩極輸入兩相相位差為 90 度的諧波信號，從而在定子表面激勵(lì)出行波。馬達(dá)動(dòng)子貼緊定子表面，定子表面的行波不斷驅(qū)動(dòng)動(dòng)子轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 1.2 所示。壓電材料兩極輸入諧波在馬達(dá)定子表面產(chǎn)生行波，通過摩擦驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)。為了避免行波遇到障礙發(fā)生反射，一般行波馬達(dá)都設(shè)計(jì)成環(huán)狀，這無疑限制了該類型馬達(dá)設(shè)計(jì)的靈活性。少數(shù)不設(shè)計(jì)成環(huán)狀的行波馬達(dá)需要兩端設(shè)置激振器和吸振器，這大大增加馬達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，且不利于該類馬達(dá)的小型化。

圖 1. 3 慣性壓電馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)原理Fig1.3 Driving principle of piezoelectric inertial motor馬達(dá)是一類仿生馬達(dá)，其驅(qū)動(dòng)原理類似于尺蠖類昆蟲的行進(jìn)。兩個(gè)壓電箝位開關(guān)和一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)部，壓電驅(qū)動(dòng)部置于兩個(gè)壓構(gòu)成尺蠖馬達(dá)的動(dòng)子。尺蠖馬達(dá)的定子固定于地面且與動(dòng)子之方式：一種為主動(dòng)預(yù)緊型，即當(dāng)箝位開關(guān)不通電時(shí)，動(dòng)子與定，馬達(dá)直接靠箝位開關(guān)的箝位力預(yù)緊；另一種為被動(dòng)預(yù)緊型，通電時(shí)，通過外部裝置在動(dòng)子與定子之間產(chǎn)生預(yù)緊力，馬達(dá)靠緊。尺蠖馬達(dá)需要三路方波信號配合控制。該類馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)步，首先給壓電箝位開關(guān) 1 中的壓電體輸入高電平使箝位開關(guān) 1壓電箝位開關(guān) 2 中的壓電體輸入低電平使箝位開關(guān) 2 收縮脫離壓電箝位開關(guān) 1 的高電平和壓電箝位開關(guān) 2 的低電平，給壓電平使壓電驅(qū)動(dòng)部伸長推動(dòng)壓電箝位開關(guān) 2 向右運(yùn)動(dòng)一段位移；開關(guān) 2 中的壓電體輸入高電平使壓電箝位開關(guān) 2 伸長卡緊定子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3355246