检索结果-内蒙古大学图书馆

控制工程 2018年第3期25卷 428-435页

作者：贺红林余九廖永林何文丛凌普南昌航空大学航空制造工程学院

旨在丰富直线电机形式，提出基于变截式L结构驱动的直线超声电机原理及其压电换能结构。利用压电陶瓷激发定子横、纵杆的一阶纵振模态而在驱动足合成出椭圆轨迹．以推动动子作直线运动。将横杆和纵杆设计成变截面渐缩式结构，以利放大... 详细信息

旨在丰富直线电机形式，提出基于变截式L结构驱动的直线超声电机原理及其压电换能结构。利用压电陶瓷激发定子横、纵杆的一阶纵振模态而在驱动足合成出椭圆轨迹．以推动动子作直线运动。将横杆和纵杆设计成变截面渐缩式结构，以利放大驱动足振幅。阐释了电机的超声振动驱动机理，推导出驱动足振动方程。构建了定子机电耦合动力学分析有限元模型及其频率一致性优化模型，解算出定子的优化尺寸并求取了电机工作模态，仿真出驱动足的瞬态振动响应、椭圆轨迹及调频、调压、调相振动特性。设计出电机装配结构，制成定子物理样机。通过模态、定频、扫频试验验证了电机原理有效。研究表明。在正常激励下，驱动足x、y向振幅可达4．7μm、3μm。该电机有望输出较大速度和推力。

关键词： L形定子直线超声电机纵振模态结构动力学优化

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一种基于纵振模态的微小型超声电机及其驱动方法

一种基于纵振模态的微小型超声电机及其驱动方法

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作者：黄虎李轩徐智 130012 吉林省长春市前进大街2699号

本发明涉及一种基于纵振模态的微小型超声电机及其驱动方法，该微小型超声电机包括底座、定子和动子；定子固定连接在底座上，动子以自适应预紧的方式夹持在定子中的弹性体上，弹性体上粘结有两组压电片；该微小型超声电机利用这两组压... 详细信息

标准号: CN113517825A

本发明涉及一种基于纵振模态的微小型超声电机及其驱动方法，该微小型超声电机包括底座、定子和动子；定子固定连接在底座上，动子以自适应预紧的方式夹持在定子中的弹性体上，弹性体上粘结有两组压电片；该微小型超声电机利用这两组压电片作为驱动源，分别用以激发弹性体中纵振部位a和纵振部位b的纵振，两向纵振合成锯齿波，以驱动动子直线运动。优点在于：该微小型超声电机具有结构简单、尺寸微小、成本低、加工方便、易于集成等特点，可以实现大规模生产和进行商业化应用，在应用空间受限的场合中的精密驱动和定位方面有较高的实用价值。

关键词：超声电机微小型纵振动子压电片两组底座商业化应用驱动加工方便精密驱动应用空间纵振模态锯齿波驱动源自适应夹持受限预紧粘结合成激发

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一种纵振模态超声刀刀杆及其包胶结构

一种纵振模态超声刀刀杆及其包胶结构

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作者：李龙龙熊美俊张健王立夏明 230088 安徽省合肥市高新区文曲路8号

本发明公开了一种纵振模态超声刀刀杆及其包胶结构，涉及了医疗器械领域，解决了如何确保刀杆不存在潜在的其他振动模态，如弯曲、扭转等模态，需要对刀杆进行模态校准，因此如何设置合理的支撑结构不会干扰刀杆振动状态，不会增加振动... 详细信息

标准号: CN118236124A

本发明公开了一种纵振模态超声刀刀杆及其包胶结构，涉及了医疗器械领域，解决了如何确保刀杆不存在潜在的其他振动模态，如弯曲、扭转等模态，需要对刀杆进行模态校准，因此如何设置合理的支撑结构不会干扰刀杆振动状态，不会增加振动阻抗变得尤为重要的问题，包括具有彼此相对近端和远端的刀杆，本发明中超声刀刀杆通过在杆身上设置不同的模态校准结构以确保刀杆的振形为纵振，包胶在刀杆杆身上的位置及各自的形状，能够确保刀杆振动状态不会被干扰，不会增加振动阻抗，而且超声刀刀杆处于纵振模态，有效提高能量利用效率，包胶处在合适位置，不会干扰刀杆振动情况，使得超声刀的切割效率得到有效提升。

关键词：刀杆超声刀刀杆模态振动状态振动阻抗纵振模态包胶能量利用效率医疗器械领域包胶结构彼此相对合适位置切割效率校准结构振动模态支撑结构超声刀刀杆杆对刀杆潜在的校准近端纵振扭转

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一种叠加型纵振模态旋转压电马达

一种叠加型纵振模态旋转压电马达

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作者：殷玉枫刘佩珊张锦高崇仁吉正杰冯毅杰王向梅 030024 山西省太原市万柏林区窊流路66号

本发明涉及一种叠加型纵振模态旋转压电马达，属于压电驱动技术领域。本发明包括螺柱、后盖板、压电陶瓷片、电极片、模态转换器、下端弹簧、锥形转子、上端弹簧、螺母。所述后盖板、压电陶瓷片、电极片、模态转换器构成所述旋转压电马... 详细信息

标准号: CN109861583A

本发明涉及一种叠加型纵振模态旋转压电马达，属于压电驱动技术领域。本发明包括螺柱、后盖板、压电陶瓷片、电极片、模态转换器、下端弹簧、锥形转子、上端弹簧、螺母。所述后盖板、压电陶瓷片、电极片、模态转换器构成所述旋转压电马达的定子组件；所述锥形转子为旋转压电马达的转子部分。所述上端弹簧、下端弹簧和螺母构成压电马达转子和定子组件的正压预紧力调整机构。本发明通过叠加两组压电陶瓷片的纵向振动模态来带动模态转换器倾斜，进而在摩擦力的作用下驱动锥形转子旋转。本发明具有结构紧凑，驱动效率高，便于微型化等特点。

关键词：压电马达模态转换器压电陶瓷片锥形转子螺母转子定子组件上端弹簧电极片后盖板弹簧下端预紧力调整机构纵向振动模态微型化驱动效率压电驱动纵振模态叠加型两组螺柱正压叠加驱动

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一种基于纵振模态的微小型超声电机

一种基于纵振模态的微小型超声电机

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作者：黄虎李轩徐智 130012 吉林省长春市前进大街2699号

本实用新型涉及一种基于纵振模态的微小型超声电机，该微小型超声电机包括底座、定子和动子；定子固定连接在底座上，动子以自适应预紧的方式夹持在定子中的弹性体上，弹性体上粘结有两组压电片；该微小型超声电机利用这两组压电片作为... 详细信息

标准号: CN214591207U

本实用新型涉及一种基于纵振模态的微小型超声电机，该微小型超声电机包括底座、定子和动子；定子固定连接在底座上，动子以自适应预紧的方式夹持在定子中的弹性体上，弹性体上粘结有两组压电片；该微小型超声电机利用这两组压电片作为驱动源，分别用以激发弹性体中纵振部位a和纵振部位b的纵振，两向纵振合成锯齿波，以驱动动子直线运动。优点在于：该微小型超声电机具有结构简单、尺寸微小、成本低、加工方便、易于集成等特点，可以实现大规模生产和进行商业化应用，在应用空间受限的场合中的精密驱动和定位方面有较高的实用价值。

关键词：超声电机微小型纵振动子压电片两组底座本实用新型商业化应用加工方便精密驱动应用空间纵振模态锯齿波驱动源自适应夹持受限预紧粘结合成驱动激发

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基于纵振模态的超声电火花复合加工振子

基于纵振模态的超声电火花复合加工振子

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作者：汪红兵李志荣孙春华高坚强张义平 215104 江苏省苏州市吴中区国际教育园致能大道106号苏州市职业大学

本发明公开了一种基于纵振模态的超声电火花复合加工振子，该基于纵振模态的超声电火花复合加工振子包括刚性连接在一起的超声换能器装置和工件夹紧机构，所述超声换能器装置包括配重块A、配重块B、电极片、压电陶瓷、连接盘和锥体依次... 详细信息

标准号: CN102974906B

本发明公开了一种基于纵振模态的超声电火花复合加工振子，该基于纵振模态的超声电火花复合加工振子包括刚性连接在一起的超声换能器装置和工件夹紧机构，所述超声换能器装置包括配重块A、配重块B、电极片、压电陶瓷、连接盘和锥体依次叠加后通过螺栓连接在一起，锥体前端刚性连接着工件夹紧机构。通过上述方式，本发明简化了设计结构，可以方便地对工件进行夹紧和拆卸，在不对现有机床的电极结构及其控制系统进行较大改变的条件下，在现有的电火花机床上方便地附加超声振动，提高微细孔的径向加工精度。

关键词：超声换能器装置电火花复合加工工件夹紧机构刚性连接纵振模态配重块超声振子电火花机床超声振动电极结构径向加工控制系统螺栓连接设计结构压电陶瓷依次叠加锥体前端电极片连接盘微细孔夹紧一种锥体拆卸机床附加简化进行改变公开

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H-结构薄板纵弯复合模态驱动的压电直线电机

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振动与冲击 2013年第5期32卷 1-5页

作者：贺红林武冬梅何文丛刘文光南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063

为高性能压电直线电机设计奠定基础,推出基于H型振子的直线电机并利用该振子两纵向杆面内一阶纵振与二阶弯振驱动电机。研究电机的驱动机理并从理论上阐释振子纵杆驱动端质点的椭圆运动形成过程;建立振子有限元模型并对其工作模态、灵... 详细信息

为高性能压电直线电机设计奠定基础,推出基于H型振子的直线电机并利用该振子两纵向杆面内一阶纵振与二阶弯振驱动电机。研究电机的驱动机理并从理论上阐释振子纵杆驱动端质点的椭圆运动形成过程;建立振子有限元模型并对其工作模态、灵敏度、谐响应进行分析;优化振子结构尺寸,完成电机装配结构设计并制作出振子、电机实物;对振子进行模态试验,结果显示该振子不仅具有预设的工作模态,且在正常激励条件下,驱动端纵、弯振幅值分别可达1.2μm,1.4μm。研究表明,该电机有望产生较大速度与动力。

关键词： H-结构振子压电电机纵振模态弯振模态

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夹心式直线超声电机机电及摩擦耦合建模与实验研究

夹心式直线超声电机机电及摩擦耦合建模与实验研究

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作者：张强哈尔滨工业大学

学位级别：博士

超声电机技术,伴随着智能材料的兴起和现代控制技术的进步,在最近几十年时间得到迅速发展,并且在特殊环境、高精度工况、微驱动领域等方面已经逐渐取代电磁电机,成为一种新型的驱动方式。超声电机优于传统的电磁电机的性能主要表现在抗... 详细信息

超声电机技术,伴随着智能材料的兴起和现代控制技术的进步,在最近几十年时间得到迅速发展,并且在特殊环境、高精度工况、微驱动领域等方面已经逐渐取代电磁电机,成为一种新型的驱动方式。超声电机优于传统的电磁电机的性能主要表现在抗电磁干扰、可实现低速运行、输出推力大、功率密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁等方面。超声电机的上述优势使其在航空航天、光纤通讯、科学仪器、精密机床、微机电系统等诸多领域具有重要的研究和应用价值。超声电机的工作过程可以分为两个阶段:机电耦合阶段和摩擦耦合阶段。在机电耦合阶段,超声电机定子在交变电压的激励下产生微观超声振动。在摩擦耦合阶段,超声电机定子的微观振动通过摩擦耦合的方式转变为动子的宏观运动。因此,这两个阶段的工作状况直接决定了超声电机的输出性能的好坏。迄今为止,超声电机的研究工作主要集中在新构型的提出和研制领域,所研制的各种类型的超声电机定子还未能达到预期的高机电耦合效率。此外,在超声电机摩擦耦合的研究领域,大部分的研究成果为行波型超声电机的连续接触的摩擦模型。对于驻波型超声电机周期性断续接触的摩擦模型,由于该过程涉及碰撞、接触、摩擦等非线性较强的行为,数学模型难度较大,相关的研究成果报道较少。针对超声电机技术机电耦合性能较低的问题,本文以夹心式超声电机为研究对象,对其纵振模态和弯振模态下的机电耦合环节的工作机理展开研究,建立了两种振动模态下的夹心式超声换能器机电耦合环节的数学模型。基于所建立的数学模型,研究了压电陶瓷激励位置对纵振模态和弯振模态的有效机电耦合系数的影响,并获得了压电陶瓷的最佳激励位置。进一步分别研制了5组夹心式超声换能器样机,测试了样机的振动特性和机电耦合系数,对比理论模型和实验测试结果,验证了所建立数学模型的正确性。在所建立的机电耦合环节的数学模型的指导下,对应纵振和弯振两种振动模态,分别提出了两种超声电机定子,所提出的两个电机定子的压电陶瓷均布置于使有效机电耦合系数最优的压电陶瓷最佳激励位置;利用有限元方法提取超声电机定子的振动模态及驱动足轨迹,从而对超声电机定子的工作原理进行了解释。实验研制了两个夹心式超声电机定子的样机,并对超声电机定子的振动特性、阻抗特性和机械输出性能进行了测试和评估。对于纵振模态,本文提出一种蛙型直线超声电机,该电机采用了一个纵振压电换能器和四片压电陶瓷进行驱动,压电陶瓷的体积为4197mm3,电机自身重量为0.255kg,最大输出推力为11.8N,推力密度为46.27 N/kg,有效机电耦合系数为21.29%。该电机采用单一纵振模态进行驱动,成功地解决了双模态或多模态电机设计中模态简并的繁琐过程。该特点使得该电机驱动简单、易于控制和实现小型化。对于弯振模态,本文提出一种弯振复合模态直线超声电机,该电机采用两个正交的三阶弯振模态和四片压电陶瓷实现直线驱动功能,压电陶瓷体积为5596mm3,电机的自身重量为0.185kg,最大输出推力为23N,推力密度为124.3N/kg,两个方向弯振的有效机电耦合系数分别为35.04%和34.69%。该电机采用分区激励的方式,使两个正交方向的弯振压电陶瓷都处于最佳激励位置,不需要模态简并,易于实现小型化。针对超声电机间歇性接触摩擦行为,本文从随机粗糙表面的角度出发,基于Greenwood-Williamson理论,建立了超声电机定子和动子之间的动态接触摩擦模型。综合考虑定动子表面材料、驱动足振动幅、定动子表面微观特性等因素对接触摩擦行为的影响,获得了接触面的法向动态接触力、动摩擦系数、动态摩擦力、电机稳态输出性能的仿真特性。利用所研制的弯振复合直线超声电机,实验测试了不同接触材料匹配下电机的稳态输出性能、不同表面粗糙度下电机的稳态输出性能、不同法向预紧力下电机的稳态输出性能。通过对比实验测试结果和理论仿真结果,验证了所建立接触摩擦模型的正确性。

关键词：超声电机夹心结构纵振模态弯振模态机电耦合摩擦耦合

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引线键合双向振动超声换能器的设计与优化研究

引线键合双向振动超声换能器的设计与优化研究

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作者：胡广豪河南科技大学

学位级别：硕士

引线键合具有工艺简单、成本低、封装形式多样化等特点,在管脚封装中处于主导地位。超声换能器是引线键合工艺的核心执行机构,其能量传递过程及动力学特性直接决定着封装的整体质量。当前引线键合换能器超声能量为一维纵向加载模式,该... 详细信息

引线键合具有工艺简单、成本低、封装形式多样化等特点,在管脚封装中处于主导地位。超声换能器是引线键合工艺的核心执行机构,其能量传递过程及动力学特性直接决定着封装的整体质量。当前引线键合换能器超声能量为一维纵向加载模式,该种超声加载方式会造成不充分的结合面,不但导致键合强度下降,而且严重影响键合点可靠性和寿命。本文采用整圆环与半圆环压电陶瓷片分别激励的方式,产生轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动。研制了一种用于引线键合工艺的纵弯复合双向超声能量加载模式的压电换能器,该换能器可提高超声能量的转化效率进而改善封装质量。主要研究内容如下:基于超声一维纵振理论、等效动力学及电学模型,构建了双向换能器纵向振动的整体等效电路,推导出换能器纵振结构尺寸。根据双向换能器纵振结构的电阻抗数学模型,利用MATLAB编程计算得到了其纵振结构的阻抗特性。采用双向换能器纵振与弯振结构一体化的设计方法,使用有限元分析软件,确定半圆环弯振陶瓷片在双向换能器中的装配位置,得到了双向换能器整体结构的初始尺寸。采用ANSYS模态分析得到了双向换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型。采用频率灵敏度法,得到双向换能器各零件尺寸参数对谐振频率的影响规律,完成了其结构与尺寸优化,实现了纵振模态与弯振模态的简并,及双向换能器纵、弯谐振节点位置与安装环位置的完全重合。利用谐响应分析得到双向换能器末端不同频率下各个方向的振幅变化曲线,验证了另一方向俯仰振动对双向换能器纵向振动和弯曲振动的影响极小。采用阻抗分析仪对样机的阻抗特性进行了测试,测试结果与有限元仿真分析结果基本一致。采用超声驱动器、激光多普勒测振仪、信号放大器等仪器设备搭建了双向换能器的振动测试平台,获得了双向换能器纵振和弯振振幅。测试了不同驱动电压下双向换能器的振幅,发现纵振与弯振振幅均随驱动电压的增加呈近似线性上升趋势。进行双向换能器键合效果对比试验,根据试验焊点形貌、结合面等因素判断,证明了双向换能器键合质量优于传统一维的键合质量。所做双向换能器键合机理的研究与结构设计,对引线键合工艺的提高具有创新性的意义。

关键词：引线键合双向换能器等效电路纵振模态弯振模态

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驻波驱动的小型直线惯性超声电机研究

驻波驱动的小型直线惯性超声电机研究

引用

作者：龙昊沈阳工业大学

学位级别：硕士

超声电机具有结构简单、响应迅速、无电磁产生干扰等优点近年来在精密定位、光学系统的自适应调焦、医疗器械等多个领域均有了广泛的应用。然而当超声电机被用于狭小空间中时(如手机、PC等对空间要求很高的电子产品),由于空间的限制,因... 详细信息

超声电机具有结构简单、响应迅速、无电磁产生干扰等优点近年来在精密定位、光学系统的自适应调焦、医疗器械等多个领域均有了广泛的应用。然而当超声电机被用于狭小空间中时(如手机、PC等对空间要求很高的电子产品),由于空间的限制,因此超声电机通常无法提供足够的驱动力,导致动子的运动速度较低,从而影响产品的整体性能,限制了直线型超声电机的应用范围。为解决以上问题,本文提出了一种基于驻波驱动的小型惯性超声电机,该电机由压电陶瓷,钹形金属片,导杆和动子等四部分组成。定子和动子间的预压力由动子的结构提供,使电机的结构更加紧凑。分析惯性直线超声电机工作原理。基于定、转子间的接触模型,确定动子产生运动的条件;结合驱动电信号,分析动子的运动过程。基于驻波驱动原理,提出了钹形超声惯性直线电机。首先建立了直线电机的定子的有限元模型,利用有限元方法,计算定子的共振频率和对应的共振模态;接着基于动子的运动状态,确定定子的工作模态和频率;然后基于有限元计算,优化直线电机的定子结构。分别计算并比较直线电机的定子在不同金属钹厚度、高度、金属钹与导杆的直径、导杆的长度下的振幅和振动速度,从而确定定子的结构参数。制作了钹形直线超声电机样机,并搭建超声电机定子的振动特性测试的实验系统。利用多普勒测振仪分别测量直线电机定子的导杆顶端在不同金属钹厚度、高度、导杆的直径、导杆的长度下的振动速度,也测量了定子振幅与电压之间的关系,通过与有限元计算结果的对比,确定有限元模型的正确性。搭建钹形直线超声电机输出性能的测试平台,分别测量了直线电机的驱动电压、驱动频率、预压力大小与动子运动速度的关系,从而确定了该电机的空载最大速度和最大负载能力。

关键词：超声电机钹形振子纵振模态惯性驱动驻波

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