基于行波超声电机驱动的压电谐波电机

《基于行波超声电机驱动的压电谐波电机》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201212202368密级硕士学位论文基于行波超声电机驱动的压电谐波电机国家自然科学基金项目(51107121)作者姓名：张宁导师姓名：李霞学科门类：工学专业名称：车辆工程培养院系：机械工程学院完成时间：2015年4月AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterPiezoelectricHarmonicMotordrivenbyTravelingWaveUltrasonicMotorThenationalnaturalfundprojectByNingZhangSuperviso

2、r:Prof.XiaLiVehicleEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringApril2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者年月学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文

3、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅•，本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。摘要摘要超声电机利用压电材料逆压电效应将电能转化为机械能，使弹性体特定区域表面质点发生具有致动效应的周期性规则轨迹运动，并与转子通过摩擦耦合，实现输出机械振动。与传统的电磁电机相比较，超声电机具有低转速大扭矩、断电自锁、不受磁场干扰、结构形式多样、响应速度快、无需润滑等优点，在航空航天、科学仪器、微

4、机电系统等领域具有广泛的应用前景。本文基于超声电机技术与谐波传动技术，提出一种换能器驱动的压电谐波电机，这是一种新型的内嵌式微型电机，利用换能器驱动超声电机，通过转子与柔轮的过盈配合将超声电机的微观运动转化为宏观运动。首先从复合换能器的工作原理出发，对比各种激励模式的优缺点，设计纵弯复合式换能器。分析纵弯复合换能器的致动原理，建立质点的运动轨迹方程，确定了换能器的驱动性能；通过有限元软件进行仿真分析，研究不同参数对复合式换能器性能的影响，得出不同参数对换能器的影响规律，为后续超声电机的设计提供理论基础。其次，设计两种换能超声驱动器，分别为单一换能超声波驱动器和对称换能超声驱动器。确定两种换能

5、超声驱动器的结构及工作原理，然后分别进行两种换能超声驱动器各组件的模态分析和瞬态分析，模态分析时进行换能器与定子环间的频率兼并得到定子的振动频率，瞬态分析时获得质点的切向位移、径向位移及椭圆运动轨迹。通过瞬态分析获得定子的速度分析，得到超声驱动器的理论输出特性。最后，基于两种换能超声驱动器设计两种压电谐波电机，分析其工作原理，进行了柔轮的静力学分析及谐波传动系统的最小传动比分析计算，获得压电谐波电机的理论输出速度特性。关键词：压电谐波电机；纵弯复合式换能器；频率简并；超声驱动器IAbstractAbstractUltrasonicmotorusestheconversepiezoelectr

6、iceffectofpiezoelectricmaterialsconvertselectricalenergyintomechanicalenergy,iselastomericparticleincertainareasofthesurfacehastheactuatingeffectofperiodictrajectorymovementrules,andwiththerotorbyfrictionalcoupling,toachievetheoutputofmechanicalvibration.Comparedwiththetraditionalelectromagneticmot

7、or,ultrasonicmotorhaslowspeedhightorqueandpowerself-locking,withoutmagneticfieldinterference,structureforms,fastresponsespeed,nolubrication,etc，ultrasonicmotorhasproducedultrasonicmotorinaerospace,scientifi