超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor)是近二十年來發(fā)展起來的一種新原理電機(jī),其原理不同于傳統(tǒng)的電磁型電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動.其顯著特點(diǎn)是低轉(zhuǎn)速、大力矩、可用于直接驅(qū)動、結(jié)構(gòu)簡單、電磁兼容性好并具有斷電自鎖等功能,在某些特殊領(lǐng)域內(nèi)已取得了一席之地.超聲波電機(jī)形式多樣,其中縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的輸出力矩最高能達(dá)到行波型超聲波電機(jī)的十幾倍,且控制性能更好,因此縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的研究可以便超聲波電機(jī)的應(yīng)用得到進(jìn)一步的拓展.前幾年,輸出力矩大于1Nm的超聲波電機(jī)研究主要集中在日本幾家研究機(jī)構(gòu),國內(nèi)對于大力矩高精度電機(jī)的研究幾乎是空白.近幾年,國內(nèi)紛紛對具有大力矩輸出特性的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)展開了研究,浙江大學(xué)、南京航天航空大學(xué)、清華大學(xué)等.該文以具有大力矩輸出的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)作為研究對象,對其摩擦驅(qū)動模型、振動模態(tài)、摩擦材料的選擇、電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化和測控系統(tǒng)等進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究,并在此基礎(chǔ)上研制了兩套樣機(jī),每套樣機(jī)的最大力矩在10Nm以上,且定位精度達(dá)到0.025度,形成了大力矩高精度縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).
標(biāo)簽：
力矩
高精度
超聲波
上傳時(shí)間：
2013-05-21
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動.這種電機(jī)的具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn),在微型機(jī)械、機(jī)器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景.隨著超聲波電機(jī)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機(jī)的驅(qū)動和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實(shí)用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn).該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進(jìn)行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機(jī)的原理、發(fā)展歷史和特點(diǎn),重點(diǎn)分析了超聲波電機(jī)驅(qū)動電源和定位控制的研究進(jìn)展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實(shí)驗(yàn)上揭示這種電機(jī)具有的高分辨率和步進(jìn)特性實(shí)質(zhì),提出了利用此特性實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進(jìn)定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準(zhǔn)則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了以MOSFET為開關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機(jī)所需兩項(xiàng)幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進(jìn)一步開展運(yùn)用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機(jī)位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
標(biāo)簽：
超聲波
電機(jī)
控制研究
上傳時(shí)間：
2013-04-24
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