一种新型自激振荡驱动电源的设计

摘要

超声波电机(简称USM)是近二十年来发展起来的一种新原理电机，该电机不同于传统的电磁感应电机，它是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动，借助弹性体振谐放大，通过摩擦耦合产生旋转运动或直线运动。电机的显著特点是低转速、大力矩、结构简单、可用于直接驱动、不受电磁干扰、具有断电自锁等功能，因而在微型机械、机器人、精密仪器、家用电器、航天器、汽车等方面显示出广泛的应用前景。而超声波电机由于温度的变化，频率会漂移，研究新型的超声电机的频率自动跟踪电路就具有特别重要的意义。 本文以实现对单相驻波型超声波电机的频率自动跟踪为目标，对自振荡驱动电路的原理、设计和实现进行了理论和试验研究。本文的主要研究内容和成果如下： 1.综述了超声电机的发展历史、特点和控制方法。 2．总结了目前超声电机的频率自动跟踪方法，以及自振荡电路实现的重要意义。 3．研究压电振子的等效电路，使超声电机的自振荡驱动有了可行性。 4．研究自振荡原理，设计并制作了自振荡驱动电路。 5．对试验样机进行扫频、性能测试试验，从试验上验证了自振荡电路具有频率自动跟踪的特点。 6．驱动电路有利于超声波电机驱动电源的小型化和集成化。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 超声波电机的概述

1.2 超声波电机的发展简史

1.3 超声波电机的特点

1.4 超声波电机的应用前景

1.5 超声波电机的分类

1.6 超声波电机的驱动控制技术

1.7 本文的任务

第二章 超声波电机的频率自动跟踪

2.1 引言

2.2 频率跟踪控制的缘由和实质

2.3 频率跟踪的控制方法

2.4 自振荡的频率跟踪优点

2.5 小结

第三章 压电振子谐振特性及斜齿型微超声电机的等效电路

3.1 引言

3.2 压电陶瓷及压电效应

3.2.1 正压电效应和逆压电效应

3.2.2 压电材料物理特性的重要参数

3.2.3 使用在超声电机中的压电陶瓷材料

3.3 斜齿型微超声电机的等效电路

3.3.1 斜齿型微超声电机简介

3.3.2 压电振子的等效电路

3.4 小结

第四章 自振荡电路的研究

4.1 引言

4.2 概念

4.2.1 反馈

4.2.2 自激振荡原理

4.3 RC振荡电路的研究

4.4 LC自振荡电路的研究

4.5 自振荡驱动电路的实现

4.5.1 放大网络的设计

4.5.2 整体电路结构

4.6 电源小型化的探索

4.7 小结

第五章 斜齿型微超声波电机自振荡驱动的试验研究

5.1 引言

5.2 电机扫频试验和等效电路的计算

5.2.1 扫频试验

5.2.2 电机等效电路的计算

5.3 自振荡驱动电源的调试

5.4 自振荡驱动电源下的电机性能

5.5 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

致谢