线性双向式超声波马达的设计与分析

提出了双Π形线性双向式小型超声波马达模型，分析了这种超声波马达的线性驱动原理及其受力情况。通过计算机模拟仿真，证明了该理论模型的正确性和可靠性，指出了小型线性超声波马达的应用前景及其所要解决的主要问题。利用该原理的超声波马达将具有体积小、结构简单、重量轻、换向方便、响应速度快、可控性好等特点。     

Φ1.8mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单 ,直径为 1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸 1.8mm× 8mm的压电陶瓷圆棒 ,马达整体装配外形尺寸 1.8mm× 12 mm ,质量不足 0 .2 5 g,稳定工作频带宽 ,约为 3k Hz,最高空载转速不低于5 0 0 r/ min。     

￠1.8 mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单,直径为￠1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸￠1.8 mm×8 mm的压电陶瓷圆棒,马达整体装配外形尺寸￠1.8 mm×12 mm,质量不足0.25 g,稳定工作频带宽,约为3 kHz,最高空载转速不低于500r/min。     

压电微马达研究进展

利用网络和图书馆对国际上1996年至今的压电微马达研究进展进行了调研。分别介绍了压电薄膜陶瓷的行波、驻波类微马达的最新研究情况，同时也对一种具有与压电微马达特性相同的静电超声微马达的研究作了说明，最后给出了本实验室研制的压电陶瓷行波微马达的运动机理。     

基于压电动力的双级式驱动器

采用双级结构，以满足驱动器的多种功能要求。利用压电陶瓷的高响应速度特性，设计出基于动力学惯性粘-滑原理的变换机构，实现驱动的自锁与步进；利用液力放大器对驱动力、位移分辨力加以提高。对双级式驱动器进行了实验研究，结果表明，双级式驱动器具有2～3nm的位移分辨力、不小于200N的驱动力、良好的自锁性能与位置保持精度。     

压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0     

压电马达驱动控制电路的研究

分析和设计了一种频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出单路和双路信号(相位差为90°),驱动控制驻波型和行波型压电马达,并实现了无线遥控,输出频率范围在0～150 kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节.通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求.     

平移式多自由度压电马达的研究

提出一种平移式多自由度压电马达结构,初步分析了该马达的驱动作用机理.用有限元法计算了马达的压电振子的工作模态,设计研制了试验装置并进行了实验研究.表明实验装置能够在平面内实现沿着近似成120°的3条直线运动,并能在平面内绕固定轴旋转.     

压电超声微马达的研究

介绍了压电超声微马达在国内外的主要研究成果，比较了各类型微马达的优缺点，提出了作者发展压电微马达的几点建议。     

基于结构一体化的压电尺蠖直线电机设计

为使装配与调节过程易于实现,基于结构一体化思想设计了压电尺蠖直线电机。首先,采用三角放大结构对箝位机构进行了设计,并采用柔性薄板和柔性折叠梁对驱动机构进行了设计,所设计电机的箝位机构与驱动机构被集成为一体,可降低对机体加工与装配的精度要求;其次,采用有限元法对电机的位移放大倍数、应力与模态进行了分析;最后对电机的静、动态特性分别进行了测试。结果表明,电机位移具有良好的线性,最大单步位移为8.24μm,电机的分辨率为10 nm,最大运动速度为0.17 mm/s。     

压电尺蠖直线电机的设计

为实现大行程、高分辨率精密驱动,该文提出了一种压电尺蠖直线电机的设计方法。首先,基于尺蠖运动原理,对电机进行了结构设计,它包括左、右箝位机构、驱动机构和输出轴,左、右箝位机构结构相同,用来对输出轴交替箝位与释放,驱动机构可以微米级及纳米级地步进输出位移,在左、右箝位机构及驱动机构的共同作用下,输出轴可连续输出大行程直线位移,该电机结构简单紧凑,便于调节,并可断电自锁;其次,采用有限元法对箝位机构及驱动机构进行了仿真分析,初步获得了电机的静、动态特性;最后,基于所搭建的实验系统,对电机的静、动态特性进行了测试。结果表明,在5mm的运动范围内,电机输出位移具有良好的直线性;在50 Hz的驱动电压作用下,电机运动速度为59.1μm/s;电机输出位移具有较高的分辨率,达到21nm。     

一种新型直线压电马达驱动器

在分析以色列Nanomotion公司直线压电马达运行机理的基础上，设计了一种基于谐振原理压电马达驱动器。采用CPLD设计作为电路的逻辑控制器，利用两个背靠背高压浮地驱动MOSFET实现方向开关。通过实验证实了该压电马达驱动电路能够满足驱动压电马达的要求，同传统的驱动器相比，该文所设计驱动器提高了输出驱动信号的准确度。     

一种新型直动式压电直线电机的设计

为研制高精度、大行程、宽频响的压电直线电机,提出了一种基于叠层型压电陶瓷的直动式压电直线电机.分析了电机的工作原理,对电机的结构进行了设计,制作了原理样机,并进行了实验研究.实验表明,在一定频率范围内,定子驱动足纵向振幅保持不变,且最大幅值为900 nm,电机最大无负载速度为4.8 mm/s,最大输出推力为4.5 N.     

一种直线压电电机驱动足的结构优化设计

直线压电电机在精密仪器、生物医学和半导体封装等行业具有广阔的应用前景,其定子结构特性直接影响了电机运行的稳定性和输出性能。以一种直线压电电机定子驱动足的位移输出特性为优化目标,研究该类电机驱动足结构优化设计方法,提高该类电机的综合输出性能。通过分析驱动足的微观几何位移特性,理论研究了驱动足结构参数对输出端宏观运动特性的影响。研究了不同结构下驱动足的输出特性,确定驱动足的结构参数及最优值。最后对优化后的驱动足位移输出性能和力学性能进行仿真分析。加工优化样机,并测试电机的机械输出性能。实验结果表明,电机的输出力为0.64 N,比优化前增大了52.4％。     

换能器式直线超声马达

提出了一种仿行波双向超声波直线马达。该马达具有结构和驱动简单,可方便地实现正反向中运动等优点。在分析了该马达基本原理的基础上,研制了试验样机。样机的性能参数为：激励频率21．46kHz,预紧力3．2N时对应的最大移动速度为400mms/,预紧力1．6N时对应最大推力为2．1N.     

压电双晶片阵列式直线驱动器的设计与研究

基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2 100Hz时,驱动器可直接输出直线运动。当驱动频率为1 100Hz,驱动电压峰-峰值为200V,预紧力为1.5N时,该驱动器最大输出速度可达95mm/s,最大输出力为0.7N。     

精密直线压电驱动器的设计与研究

针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS对主要部件进行有限元分析。本驱动器采用特有柔性铰链结构和柔性箝位片设计结构,可实现双向移动和输出位移不受限,有效弥补了现有驱动器的一些不足,实用价值较高,有望在微驱动领域推广与应用。     

光纤去偏器的理论和研制

用简明的方法讨论了Ｌｙｏｔ去偏器原理，用类矩形保偏光纤制作了多只去偏器，用两种方法测量了去偏器的参数，并将去偏器用于光纤陀螺。     

新型压电叠堆式步进直线精密驱动器设计

提出了以压电叠堆作为驱动源的新型步进直线精密驱动器,分析了步进直线驱动器的工作原理,设计步进直线驱动器结构及其控制电压波形。为减少驱动器部件间摩擦,构建了滚动直线滑轨与驱动器结合的结构模型。制作了步进直线精密驱动器样机,并对样机进行实验测试,实验结果表明,驱动器的最小步距为0.05 μm,最高运行速度为610 μm/s,且运动性能稳定。