双振子自走型直线超声电机的研究

摘要

设计了一种双振子自走型直线超声电机,电机的定子由2个同轴的对称布置的弯曲摇头型振子和中部带细颈的柔性振动块组成.2个振子的弯曲振动会激励出中间振动块的摇头振动,使驱动头上的质点产生椭圆运动轨迹,与导轨摩擦接触产生自走直线运动.测量得到定子上振动块的局部弯曲共振频率为20792 Hz,定子的弯曲共振频率约为40420 Hz.仿真发现,以振动块的局部弯曲共振模态作为工作模态能够得到更大的振幅.实验结果表明,在该模态频率下,电机可以提供较大的驱动速度,发热很少,较长时间工作仍旧稳定可靠,故被选作工作模态.在40420 Hz附近电机能够驱动,但是振子发热严重,不易稳定工作.当两相驱动信号的频率为20.8 kHz、相位差为90°、驱动信号电压的峰峰值为138 V时,电机的驱动速度达到598 mm/s,电机的最大驱动力达到1.94 N.