直线超声电机

摘要： 针对直线超声电机驱动的并联微夹持器手指的振动问题,提出了一种基于状态反馈的主动控制方法来抑制微夹持器手指的振动,提高了微夹持器的稳定性。首先,利用有限单元法建立了微夹持器系统中圆盘与活动手指的动力学模型,并推导其状态方程;其次,分析该振动系统的能控性和稳定性,采用极点配置法得到状态反馈矩阵,设计了振动反馈控制律,通过Simulink对该反馈系统进行仿真分析,验证了主动控制对手指振动的抑制效果;最后,利用该控制系统分别对微米级的钢珠以及茶花花粉细胞进行夹取实验。结果表明,该主动控制策略下微夹持器的夹持性能及稳定性能够满足微纳定位精度的要求。

摘要： 提出了一种新型行波直线超声电机结构,该电机利用2个固有频率接近的面内弯曲模态叠加形成沿周向传播的行波,从而驱动动子做直线运动。首先,基于有限元法建立了考虑定、动子三维接触的整机动力学模型,对定子结构尺寸进行设计;其次,通过该模型分析了定、动子之间的接触力传递过程、电机的驱动机理、电机稳定运行时驱动足的椭圆运行轨迹、电机的启停特性以及不同输入参数下电机的输出性能等动力学特性;最后,试制原理样机,搭建实验平台对电机性能进行测试。研究结果表明:该电机工作原理可行,机械输出性能良好;所建立的有限元模型合理,使用该模型能预测电机的性能,并进一步指导电机的设计及优化。

摘要： 直线超声电机系统具有明显的非线性和时变性,在运行过程中,跟踪误差、机械延迟等因素对其位置跟踪精度会产生较大影响,且难以控制。针对一维直线超声电机位置控制问题,将无模型自适应控制仅需受控系统的输入输出数据便能实现自适应控制的特点与多步预测控制预测阶数大、预测准确性高的特点相结合,设计了一种无模型自适应多步预测控制器,并证明了该方法的稳定性和收敛性。同时,针对直线超声电机运行过程具有非线性特征、无法精确获得其实际控制模型的问题,建立了直线超声电机的等效电路模型。最后,对基于无模型自适应多步预测控制方法的直线超声电机位置控制进行了仿真分析。理论证明及仿真分析结果表明,该方法可有效实现直线超声电机位置控制。

摘要： 设计一种由直线超声电机驱动的两指并联微操作手,建立其刚柔耦合动力学模型,并进行仿真分析.采用分支结构建模法,将微操作手分为1个圆盘手指子系统和3个对称的运动链子系统,分别推导其动能和势能,利用拉格朗日方程对微操作手进行动力学建模.构建微操作手的刚柔耦合仿真模型,由反向和向前动力学仿真计算得到电机输入和手指操作末端的位移、速度响应参数,对于验证微操作手输入与输出之间的理论关系以及运行的可实用性均有重要的指导意义.

摘要： 针对直线超声电机驱动的微夹持器操作末端的机械漂移问题,从直线超声电机以及微夹持器整体结构出发,研究机械漂移的产生机理以及控制方法.首先通过建立电机的力学模型分析直线超声电机产生机械漂移的机理,重点讨论了电机定子左右两边弹性夹持结构在电机停止运行后发生的刚度衰减率不一致对机械漂移的影响;然后根据模型研制直梁型夹持直线超声电机,并进行试验验证,结果表明适当增大夹持元件的切向刚度对电机的机械漂移有较好的抑制效果;最后,通过试验研究了微夹持器机构的机械漂移规律,分析了微夹持器传动部件对操作末端产生机械漂移的影响,提出通过优化操作方式以及降低装配误差的方式减小机械漂移的方法,进而提高微夹持器的稳定性.

摘要： 为识别一类纵振复合振动模式超声电机定子的工作模态,为优化定子动力学设计提供依据,提出通过局部振型相关分析识别电机定子的模态识别方法.首先,分析了纵振复合模态超声电机定子的工作模态,结合激光多普勒测振系统原理分析了面内振动模态识别的难点;其次,在电机定子动力学分析的基础上,提出了通过振子底端局部振型识别工作模态的方法;最后,通过定子样机的激光多普勒测振仪扫频测试,验证了通过定子底部端面局部振型来识别工作模态这一方法的可行性.结果表明:该方法可推广应用于由一对纵振模态复合的超声振子的工作模态识别,还可更高效地从有限元分析得到多个模态分析结果中识别工作模态,为结构的动力学优化奠定基础.

摘要： 为了提高直线超声电机的性能,采用拓扑优化方法设计了板式直线压电振子的拓扑结构.首先,在不改变电机几何外形尺寸的情况下进行原型机的拓扑优化分析;其次,对原型机和拓扑优化电机进行模态分析和谐波响应分析;最后,进行了原型机和拓扑优化后电机的机械性能测试.由实验结果可得:原型机最大输出力为1.5 N,采用拓扑优化设计的定子结构电机最大输出力为2 N,输出力比原型机提升33％;在激励电压峰峰值为400 V时,原型机最大空载速度为410 mm/s,优化后的电机最大空载速度为460 mm/s,速度提升了12％.结果表明,拓扑优化后超声电机的性能得到显著提高.

摘要： 提出一种可以双面驱动的直线型超声电机振子,分析了振子的结构和工作原理.该振子利用两个工作模态实现双向运动,并具有同时驱动和交替驱动两种工作模式,使用ANSYS软件参数化语言APDL对振子结构进行了优化设计,优化了振子驱动齿的各个尺寸参数.

摘要： 为比较驻波直线超声电机双驱动足同时驱动与交替驱动的两种工作模式,该文提出了一种多足驱动的超声电机振子。该振子双侧共有4个驱动足,其中一侧的2个驱动足实施同时驱动模式,另一侧的2个驱动足实施交替驱动模式,便于比较及分析两种模式之间的性能差异。通过有限元仿真确定了压电振子的结构尺寸、弯曲工作模态及固有频率,制作振子并开展了振子的振动特性和输出性能及其比较的实验研究。实验结果表明,在激励电压峰-峰值100 V、谐振频率26.30 kHz的条件下,交替驱动时空载速度和最大输出力比同时驱动提高了14%和40%。在交替驱动模式下,避免了因多个驱动足互相干扰动子而导致压电振子输出功率降低的问题,输出速度和输出力得以提高,与同时驱动模式相比,交替驱动模式有利于改善输出性能。

摘要： 提出一种新型双足驱动直线超声电机,采取一种结构简单的人字形结构定子,主要由4片压电陶瓷和金属基体构成.利用ANSYS软件建立其定子的有限元模型,对振动模态和谐响应进行仿真分析.探讨和分析了不同的定子夹角和定子材料对其谐振频率和振幅的影响.研究结果表明,电机定子的二阶弯曲振动模态是该新型双足驱动直线超声电机实现驱动的工作模态,其振幅大小与定子夹角和定子材料均有直接关系.在分析的三种定子材料中,紫铜定子的谐振频率最小,硬铝定子的振幅值最大.

摘要： 旨在提高直线超声电机性能,提出基于变截面L型定子的电机,并利用L结构横杆与纵杆一阶纵振模态振动,在纵杆的驱动端处合成出椭圆运动轨迹并据此驱动动子作往复直线运动.将横、纵两杆设计成变截式渐缩形结构以放大工作模态振幅.阐释了电机的振动驱动机理,推导出驱动端椭圆轨迹方程.建立了定子有限元模型及频率一致性优化模型,优化出定子结构尺寸;对电机工作振动模态进行了模拟,并仿真出驱动端质点瞬态振动响应、椭圆运动轨迹以及定子调频、调压、调相位差振动特性.设计出电机装配结构,制作出定子物理样机.开展了定子模态试验、定频和扫频试验,验证电机原理的可行性及有效性.定子在正常激励下其驱动端的两相振幅可达4.7μm、 3μm.该电机有望输出较大速度和动力.

摘要： 为了实现超声电机的低电压高效驱动、高温运行和微小型化,综合考虑了压电陶瓷配方及工艺、压电叠堆和超声电机三个方面,研制了V形直线超声电机.优选硬压电陶瓷配方,采用无压低温共烧工艺,研制出适合于超声电机的高性能压电叠堆.所研制压电叠堆的断面SEM形貌图表明,该压电陶瓷体系具有良好的与Ag电极多层共烧特性.电容频谱测试结果表明,每个压电叠堆表现出较好的一致性.所研制的0.5％ Co掺杂Pb0.98Bi0.02Zr0.51Ti0.48 Zn0.01O3压电陶瓷,950°C烧结5小时,压电性能参数如下:相对介电常数为1190,压电常数为270pC/N,机电耦合系数分别为0.54 (Kp)、0.46 (Kt),居里温度为346°C,介电损耗角正切为0.6％.在结构动力学分析的基础上,设计和试制了基于该种压电叠堆的V形直线超声电机原型样机.在激励电压为15V、频率为33000Hz、电流为1.7A的实验条件下,样机的无负载最大速度为30mm/s,最大推力为2.2N.

摘要： 直线超声电机直接驱动的精密运动台可以很好地兼顾大行程和高精度的特点,且结构简单、易于控制.为了进一步提高这种平台的定位精度,本文描述了预压力、驱动电压及驱动波形对平台微步距的影响,并完成了位移分辨率测试实验,结果显示,在100kHz的2个方波信号、30N的预压力、驱动电压约350Vpp的情况下其分辨率可以达到25nm.

摘要： 直线超声电机是利用接触界面的摩擦作用进行能量转换和力的传递,将定子的振动转换成动子的直线运动从而带动负载做功.本文以提高直线超声电机驱动力、增强电机运行稳定性、延长电机工作寿命为目的,通过对接触界面施加不同摩擦材料,研究不同摩擦材料组成的摩擦副对电机性能的影响规律,从而提出提高电机输出力、改善定动子接触状态的方法,并为设计出性能优良的直线超声电机提供有益的经验依据.

摘要： 为适应需要大推力的直线超声电机的应用场合,本文提出了一种具有双变幅杆的V形电机.电机主要包括定子和动子两部分.定子由互相垂直、头部相连的两个兰杰文振子组成,它们完全对称且具有相同的一阶纵振模态.两个一阶纵振模态合成并通过定子和动子之间的摩擦作用,驱动动子作直线运动.为了获得较大推力,本文将V形电机定子设计成具有一定锥度的变幅杆.电机定子的结构参数对其动态特性有着非常重要的影响,用有限元法计算了不同结构参数对电机定子的一阶纵振频率和头部振幅的影响,计算了电机定子的一阶纵振频率和头部振幅对结构参数的灵敏度.建立定子优化模型来获得头部较大振幅以及具有合适的工作频率.参考灵敏度分析结果,设置设计变量时,灵敏度较大的结构参数变化范围设置较大些,以增大定子头部振幅为目标函数.根据仿真结果研制了电机样品并进行了性能实验,当激励电压的峰-峰值Vp-p=300V、工作频率f=27.3kHz时,电机的最大输出推力接近40N,最高输出速度为100mm/s,电机的输出性能呈现出低速、大推力的特点.

摘要： 为了实现超声电机的低电压高效驱动、高温运行和微小型化,综合考虑了压电陶瓷配方及工艺、压电叠堆和超声电机三个方面,研制了V形直线超声电机.优选硬压电陶瓷配方,采用无压低温共烧工艺,研制出适合于超声电机的高性能压电叠堆.所研制压电叠堆的断面SEM形貌图表明,该压电陶瓷体系具有良好的与Ag电极多层共烧特性.电容频谱测试结果表明,每个压电叠堆表现出较好的一致性.所研制的0.5％Co掺杂Pb0.98Bi0.02Zr0.51Ti0.48Zn0.01O3压电陶瓷,950°C烧结5小时,压电性能参数如下:相对介电常数为1190,压电常数为270pC/N,机电耦合系数分别为0.54(Kp)、0.46(Kt),居里温度为346°C,介电损耗角正切为0.6℅.在结构动力学分析的基础上,设计和试制了基于该种压电叠堆的V形直线超声电机原型样机.在激励电压为15V、频率为33000Hz、电流为1.7A的实验条件下,样机的无负载最大速度为30mm/s,最大推力为2.2N.

摘要： 为了探索板结构直线超声电机的设计方法,提出一种新型板结构直线超声电机.该电机的定子为4个兰杰文振子构成的扇形结构,它有利于提高空间的利用效率,增加电机的能量密度.兰杰文振子有明确的纵振节点,这有利于电机的夹持.论文提出了电机定子结构形式,分析了其运动机理,并研制了样机.实验表明,该电机运行平稳,其最大推力为15.3N,运行速度为1.2m/s,推重比为5.4.

摘要： 直线超声电机具有控制性能好、可以直接驱动、可步进、伺服工作等优点,越来越受到人们的重视,已成为国内外超声电机的研究热点.而超声电机定、动子接触面间的摩擦特性和磨损直接影响电机的输出特性,所以对超声电机定、动子间摩擦学的研究具有重要意义.本文依据直线超声电机工作原理研制了直线超声电机摩擦磨损测试装置.利用该装置研究了在超声振动情况下定子驱动足的磨损率随直线超声电机的预压力、定转子接触点处的相对运动速度的变化规律,分析了接触界面的摩擦磨损特性.用电子分析天平测试摩擦副磨损量,计算磨损率,并对摩擦表面进行了分析.实验所用的定子驱动足为45钢,动子为氧化铝陶瓷元件,试验结果表明:摩擦系数随预压力(相对速度)的增大而增大(减小);定子的磨损率随着预压力(相对速度)的增加而增加(先增大后减小).陶瓷的磨损机理是脆性剥落和疲劳磨损,磨粒磨损在定子磨损中占主要地位,伴有粘着磨损、疲劳磨损.

摘要： 为能有效提高V型直线超声电机的工作稳定性,对电机实际工作过程中驱动头的椭圆运动进行了分析.通过坐标变换,分析得出该型电机驱动头的椭圆运动轨迹为一斜椭圆.该电机驱动头的斜椭圆轨迹不仅与两个兰杰文振子的纵向振幅有关还和安装角q角有关.采用等速点分析的方法,利用冲量定理对正常安装形式下驱动头的斜椭圆轨迹在一个运动周期内对电机动子的驱动过程进行了完整分析,并得到了该型电机的机械特性方程,仿真了在该安装形式下电机的机械特性.通过和同类电机的试验对比,可以确定所得到的机械特性方程的正确性.

摘要： 概述了直线超声电机的工作原理，分类方法及其不同于传统电磁电机的优点，接着分析了国内外超声电机的发展及研究状况，总结了国内外直线超声电机的发展前景及目前亟需解决的一些关键技术，最后比较国内外超声电机的技术水平，得出我国应该加大投入力度，尽早使超声电机进入产业化。

摘要： 本发明提供一种直线电机初级铁芯、制造方法、直线电机初级和直线电机，本发明包括初级铁芯冲片、初级铁芯齿压板、第一端板、第二端板、悬挂板和连接件，初级铁芯冲片、初级铁芯齿压板、第一端板和第二端板上均设置有连接件安装孔，初级铁芯冲片通过连接件与齿压板、第一端板和第二端板连接；悬挂板设置于铁芯初级冲片的上方，并通过悬挂板安装孔与所述第一端板、所述第二端板连接。本发明还包括采用直线电机初级铁芯的直线电机初级和直线电机。本发明的直线电机初级铁芯及其制造方法、直线电机初级和直线电机减小了初级铁芯的形变量，提高了结构刚度，另外，减少了漏磁通和涡流损耗，使电机效率及运营可靠性提升。

摘要： 本发明涉及一种直线电机定子模块、直线电机定子及直线电机，直线电机定子模块包括固定支座(1)以及安装在固定支座(1)上的三相无铁芯绕组单元，所述的三相无铁芯绕组单元包括A相线圈(2)、B相线圈(3)和C相线圈(4)，三个线圈沿固定支座(1)长度方向部分交叠铺设安装，任意一个线圈中的两条有效边之间的电角度均为180°，每个线圈端部在固定支座(1)的厚度方向上预弯一定的角度，且每个线圈端部预弯的角度不等使得三个线圈在空间上互不干涉。与现有技术相比，本发明提高了直线电机的推力、优化了线圈的布置方式、避免了各线圈间的相互干扰。

摘要： 本发明公开了直线电机的接线装置，包括绝缘跳线基板、跳线固定装置、动力进线柱、动力出线柱和地线接线柱，绝缘跳线基板采用注射材质，将所述动力进线柱、动力出线柱和地线接线柱注射固定安装在绝缘跳线基板上；动力进线柱和地线接线柱在绝缘跳线基板正面一端设有接线固定装置，动力进线柱和地线接线柱通过接线固定装置与外接线缆连接；动力出线柱固定在绝缘跳线基板的背面，动力进线柱、动力出线柱和地线接线柱之间互相绝缘，跳线固定装置设置在所述绝缘跳线基板上，用于将所述跳线模块装配在直线电机上的跳线模块安装位上。本发明还公开了直线电机和直线电机系统。本发明公开的接线装置、直线电机和直线电机系统，可以实现线缆和电机的分离。

摘要： 本发明提供一种超声波电机驱动装置及其直线超声波电机，所述超声波电机驱动装置包括压电陶瓷，以及贴合连接在所述压电陶瓷上的金属片；所述压电陶瓷分为A1区、A2区、B1区以及B2区，所述A1区与所述A2区相对设置且极化方向相反，所述B1区与所述B2区相对设置且极化方向相同。本发明将压电陶瓷分成A1区、A2区、B1区以及B2区四个区域，A1区与A2区相对设置且极化方向相反，B1区与B2区相对设置且极化方向相同，压电陶瓷施加激励电压后，A1区和A2区会产生左右伸缩的振动模态，B1区和B2区会产生上下运动的振动模态，压电陶瓷的点在两种振动叠加作用下会椭圆形运动，带动金属片做同样的运动实现驱动，结构简单。

摘要： 一方面，本发明提出一种高磁钢利用率的直线平板电机定子，分别属于两个相邻的定子模块的第一导磁块和第二导磁块的第二竖向导磁结构也构成定子凸级齿，使磁钢在所有定子齿中间隔放置的，与传统的磁通切换电机相比，磁钢用量减少一半，提高了磁钢的利用率。另一方面，本发明提出一种高磁钢利用率的直线圆筒电机定子，分别属于两个相邻的定子模块的第三导磁块和第四导磁块的第二径向导磁结构也构成定子凸级齿，使磁钢在所有定子齿中间隔放置的，与传统的磁通切换电机相比，磁钢用量减少一半，提高了磁钢的利用率。

摘要： 本实用新型提供一种超声波电机驱动装置及其直线超声波电机，所述超声波电机驱动装置包括压电陶瓷，以及贴合连接在所述压电陶瓷上的金属片；所述压电陶瓷分为A1区、A2区、B1区以及B2区，所述A1区与所述A2区相对设置且极化方向相反，B1区与B2区相对设置且极化方向相同。本实用新型将压电陶瓷分成A1区、A2区、B1区以及B2区四个区域，A1区与A2区相对设置且极化方向相反，B1区与B2区相对设置且极化方向相同，压电陶瓷施加激励电压后，A1区和A2区会产生左右伸缩的振动模态，B1区和B2区会产生上下运动的振动模态，压电陶瓷的点在两种振动叠加作用下会椭圆形运动，带动金属片做同样的运动实现驱动，结构简单。

摘要： 本实用新型公开了一种直线电机动子冷却组件、直线电机动子及直线电机，其中一种直线电机动子冷却组件，包括冷却管道，所述冷却管道包括进液管道和出液管道，所述进液管道通过第一换向座与进液口接通，所述出液管道通过第二换向座与出液口接通，所述冷却管道还包括多条与进液管道和出液管道并联的支流管道，所述支流管道与进液管道和出液管道垂直和/或平行。本方案的冷却管道为设置在外壳内部的孔道，位置稳定，不易移位，同时冷却管道与外壳一体设置，便于安装且不易损坏，同时通过对支流管道和进、出液管道的排布设计增加管道的排布面积，同时增加冷凝液在直线电机内的流动面积，从而确保冷却效果。

摘要： 本发明公开了一种直线超声电机磨损减缓方法，属于超声电机技术领域。本发明将表面改性技术用于直线超声电机，通过在定子或动子的摩擦端面上制备凹坑型表面微结构，降低了三体摩擦所导致的磨损，从而有效提高了电机的输出力、输出功率及使用寿命；并通过对凹坑型表面微结构的结构参数进行优化进一步减小三体摩擦，通过在定子和/或动子的摩擦端面上覆盖耐磨层来降低表面摩擦的环境敏感性。本发明还公开了一种直线超声电机，在在定子和/或动子的摩擦端面上制备有凹坑型表面微结构。

摘要： 本发明公开了一种直线超声电机磨损减缓方法，属于超声电机技术领域。本发明将表面改性技术用于直线超声电机，通过在定子或动子的摩擦端面上制备凹坑型表面微结构，降低了三体摩擦所导致的磨损，从而有效提高了电机的输出力、输出功率及使用寿命；并通过对凹坑型表面微结构的结构参数进行优化进一步减小三体摩擦，通过在定子和/或动子的摩擦端面上覆盖耐磨层来降低表面摩擦的环境敏感性。本发明还公开了一种直线超声电机，在在定子和/或动子的摩擦端面上制备有凹坑型表面微结构。

摘要： 本实用新型公开了一种电机定子以及直线超声电机，涉及航空发动机技术领域。解决了现有技术存在驱动足驱动力较小，导致电机效率较低的技术问题。该电机定子包括第一板体、第二板体以及驱动足，第一板体与第二板体两者均为金属材料制成；第一板体以及第二板体上各自均设置有压电陶瓷部件；第一板体与第二板体两者各自的长度方向互相垂直，且第一板体长度方向上的其中一端与第二板体相连接，第一板体长度方向上的其中另一端设置有驱动足。该直线超声电机包括电机动子以及本实用新型提供的电机定子，电机动子为直线型导轨，电机定子的驱动足与导轨相接触。本实用新型用于提高电机定子驱动足的驱动力以及直线超声电机的效率。