U形直线超声电机设计和实验及其并联性能研究

摘要

作为超声电机的一个分类，除了具有一般超声电机的优点外，直线超声电机还具有直接产生直线运动和驱动力、定位精度高、结构设计灵活、易小型化和重量轻等特点。在近几年发展十分迅速，尤其在微小精密驱动系统中，有替代电磁电机的趋势。
　　目前的直线超声电机普遍存在体积大、装配困难、推力小、速度低等缺点，针对这一现状本文设计了一种结构小巧、输出力大、速度快的直线超声电机，并利用其进行了直线超声电机的并联性能研究。主要研究内容概括如下：
　　首先总结了国内外直线超声电机的发展，分析了各类直线超声电机的特点，针对目前存在的问题确定本课题的研究内容。
　　通过对振动传递理论、压电理论、典型直线超声电机分析等方面的研究，对新型直线超声电机进行设计，并利用有限元软件对电机结构进行优化，设计出U形直线超声电机定子。结合柔性铰链理论为电机设计了与定子整体线切割的柔性夹持，极大的简化了电机的整体结构。制作电机样机及实验测试平台，对样机进行实验测试，结果表明该电机具有较大的输出力和输出速度。
　　同时，对于单个电机推力不足的问题，本文从并联的角度进行了研究，以U形直线超声电机为基础，设计出直线超声电机并联运动平台及实验方案，通过实验得出并联条件下电机的输出性能及平台整体输出性能。分析实验数据，建立理论运动模型对实验现象进行解释，为直线超声电机的并联使用提供理论基础。

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注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2直线超声电机的发展及特点

1.3直线超声电机存在的问题

1.4 直线超声电机并联研究概述

1.5 本文主要研究内容

第二章 U形直线超声电机结构设计及优化

2.1引言

2.2振动波传递理论

2.3 压电陶瓷片与其面内振动模态的激发

2.4定子结构设计

2.5电机夹持设计

2.6本章小结

第三章 U形直线超声电机实验分析

3.1 引言

3.2定子模态实验

3.3 电机样机及实验装置搭建

3.4电机性能测试实验

3.5．U形直线超声电机在步进式精密定位平台中的应用

3.6．本章小结

第四章 直线超声电机并联平台设计

4.1 引言

4.2 并联平台设计

4.3 实验方案

4.4 本章小结

第五章 U形直线超声电机并联运行实验分析

5.1 引言

5.2 电机运行实验

5.3 实验结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要工作

6.2进一步研究思路

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文