發(fā)布時(shí)間：2021-03-29 20:03

　　超聲波電機(jī)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型直驅(qū)微特電機(jī),它通過(guò)利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)完成電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,具有傳統(tǒng)電機(jī)所不具備的諸多優(yōu)點(diǎn)。本文以兩相行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一種基于dsPIC單片機(jī)的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,介紹了超聲波電機(jī)的特點(diǎn)與分類方法,總結(jié)了超聲波電機(jī)的發(fā)展歷程、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況;介紹了超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀;并明確了本文的研究目的與內(nèi)容。其次,對(duì)行波型超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析;通過(guò)分析建立了TRUM60型超聲波電機(jī)的等效電路模型,并對(duì)其模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)計(jì)算,然后將辨識(shí)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證;通過(guò)使用dsPIC30F3010單片機(jī)作為控制器,設(shè)計(jì)了超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路,并對(duì)控制器外圍電路、分頻分相電路、光電隔離電路進(jìn)行了介紹;在分析了超聲波電機(jī)常見(jiàn)逆變驅(qū)動(dòng)電路優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種無(wú)變壓器式半橋逆變驅(qū)動(dòng)電路,并設(shè)計(jì)了相匹配的高壓直流電源;通過(guò)對(duì)不同類型超聲波電機(jī)匹配方法的分析,設(shè)計(jì)了一種LCC型的超聲波電機(jī)匹配電路,并對(duì)不同LCC電路參數(shù)的匹配效果... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Barch提出的超聲波電機(jī)原型Fig1.1TheUSMbyBarch

此后，超聲波電機(jī)進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期，多種不同類型的超聲波電機(jī)相繼被研制出來(lái)并被推向市場(chǎng)。圖1.2 指田年生提出的超聲波電機(jī)原型Fig 1.2 The USM by T. Sashida從20世紀(jì)90年代至今，超聲波電機(jī)的研究開始走向更深層次的理論探索階段，這一階段主要集中于對(duì)超聲波電機(jī)理論模型、性能預(yù)測(cè)、驅(qū)動(dòng)機(jī)理以及新型驅(qū)動(dòng)方法等方面的研究。在20世紀(jì)90年代以前，超聲波電機(jī)的研究工作主要集中在新型電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和新驅(qū)動(dòng)機(jī)理的探索等方面，此時(shí)的主要任務(wù)是開發(fā)出實(shí)用的超聲波電機(jī)，對(duì)于超聲波電機(jī)深層次的運(yùn)行機(jī)理以及驅(qū)動(dòng)機(jī)理沒(méi)有進(jìn)行深入的探索研究；此時(shí)，超聲波電機(jī)的研究具有一定程度的隨機(jī)性和盲目性，沒(méi)有能夠形成完整的理論體系。直到90年代以后，人們對(duì)于超聲波電機(jī)的相關(guān)理論模型和控制模型的研究才逐漸的深入，并取得了一系列的成果，但對(duì)于相關(guān)的理論至今尚無(wú)系統(tǒng)的論述。1.3.2 超聲波電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自超聲波電機(jī)出現(xiàn)以來(lái)

[46]。環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2.1(a)所示，由圖可知，該類型的超聲波電機(jī)一般由殼體、電機(jī)底座、定子、膠層、壓電片、轉(zhuǎn)子、輸出軸、碟簧、軸承等部分構(gòu)成。超聲波電機(jī)的核心組成部分包括壓電陶瓷片、彈性體及轉(zhuǎn)子三個(gè)部分；其中，經(jīng)過(guò)極化處理的壓電陶瓷片和表面帶齒的環(huán)狀金屬?gòu)椥泽w粘接在一起構(gòu)成電機(jī)的定子部分；并通過(guò)碟簧施加的預(yù)緊力與帶有摩擦層的轉(zhuǎn)子緊壓在一起。(a) (b)圖2.1 環(huán)形行波型超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig 2.1 The structure diagram of RTWUM

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