U型变截面薄板面内复合模态驱动的直线超声电机 被引量：10

1

作者 贺红林 何文丛 刘文光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第18期65-71,共7页

提出一种U型变截面薄板结构驱动的压电直线超声电机,选定U板两纵杆的一阶反对称纵振和二阶对称弯振为工作模态。阐释了电机驱动机理,推导了定子驱动端椭圆运动轨迹;基于纵、弯工作模态频率一致性模型,优化了电机结构尺寸;通过谐响应分... 提出一种U型变截面薄板结构驱动的压电直线超声电机,选定U板两纵杆的一阶反对称纵振和二阶对称弯振为工作模态。阐释了电机驱动机理,推导了定子驱动端椭圆运动轨迹;基于纵、弯工作模态频率一致性模型,优化了电机结构尺寸;通过谐响应分析及激光测振试验,证实了定子工作模态的存在及其纯正性;设计出电机装配结构,制作出其原型样机;构建电机驱动控制平台,驱动电机运转,验证电机原理的可行性。通过速度特性试验发现:当驱动频率为78.11 kHz且电压幅值为240 V时,电机最大运动速度可达125.6 mm/s。 展开更多

关键词 直线超声电机 U型定子 变截面驱动板 纵弯复合模态 驱动机理

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纵扭复合型超声波电机压电振子的设计 被引量：5

2

作者 郭海训 魏燕定 +1 位作者 郭吉丰 陈永校 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2000年第5期341-344,共4页

通过简单推导得出纵、扭振动压电晶片两端的振动方程 ,并在此基础上画出了对应的等效电路图。在压电振子设计过程中 ,由于纵振子是由整片压电晶片加工而成 ,设计较为容易 ,因而压电振子的设计主要是对扭转振子进行设计。扭转振子的设计... 通过简单推导得出纵、扭振动压电晶片两端的振动方程 ,并在此基础上画出了对应的等效电路图。在压电振子设计过程中 ,由于纵振子是由整片压电晶片加工而成 ,设计较为容易 ,因而压电振子的设计主要是对扭转振子进行设计。扭转振子的设计是以电机力能指标为出发点 ,通过分析电机的转矩特性得到一系列公式 ,利用这些公式即可得到扭转振子各部分尺寸。由于电机采用对称结构 ,在得到扭转振子各部分尺寸后 ,纵振子的尺寸也就确定了。最后还对纵。 展开更多

关键词 复合型超声波电机 压电振子 粘接

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双兰杰文振子纵弯复合模态驱动的压电平面电机 被引量：3

3

作者 贺红林 廖永林 +1 位作者 凌普 肖智勇 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期42-50,共9页

提出利用具有双兰杰文振子的H定子驱动的压电平面电机,选定H定子两纵杆沿x Oy面的一纵、二弯模态,及沿z Oy面的二弯模态为工作模态,将两纵杆设计成夹心变截面结构并以其上端为驱动足。一纵模态分别与两相二弯模态进行振动耦合,使两驱动... 提出利用具有双兰杰文振子的H定子驱动的压电平面电机,选定H定子两纵杆沿x Oy面的一纵、二弯模态,及沿z Oy面的二弯模态为工作模态,将两纵杆设计成夹心变截面结构并以其上端为驱动足。一纵模态分别与两相二弯模态进行振动耦合,使两驱动足沿x Oy、z Oy面作椭圆运动而交替地推动动子作平面运动。阐释了电机工作原理及其驱动足做椭圆运动条件。基于工作模态频率一致性目标建立定子优化模型,解得定子优化尺寸。建立定子机电耦合有限元模型,求取电机的谐响应及模态干扰特性。设计出电机装配模型,获取其调频、调压、调相工作特性。仿真了定子运行状态,模拟出驱动足两相椭圆轨迹且当驱动电压为250 V时,驱动足x、y、z向振幅为1.5μm、2.5μm和4.7μm。该电机有望输出较大推力与速度。 展开更多

关键词 兰杰文振子 平面电机 驱动机理 分析模型 动力学特性

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行波超声电机的运转特性及其电学建模研究 被引量：2

4

作者 贺红林 曾劲松 +1 位作者 龙玉繁 刘文光 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第14期1639-1644,共6页

首先建立了压电层合梁的压电振动方程,并引入六端等效电路对振动进行描述。再根据电机定子与压电梁的结构对应关系,推导出定子的导纳频响方程,并给出理想定子的等效电路;针对定子在其工作频区的导纳特性,构建出定子的二端等效电路;在对... 首先建立了压电层合梁的压电振动方程,并引入六端等效电路对振动进行描述。再根据电机定子与压电梁的结构对应关系,推导出定子的导纳频响方程,并给出理想定子的等效电路;针对定子在其工作频区的导纳特性,构建出定子的二端等效电路;在对耗损、预压力、负载、温度等因素建模基础上,构建出电机完整的等效电学模型。最后,通过电机扫频试验验证了所建立模型的有效性。 展开更多

关键词 超声电机 模态振动 导纳频响特性 等效电路

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音圈电机位置伺服系统电流驱动器的两种设计方法研究 被引量：5

5

作者 李立毅 刘丽丽 吴红星 《微电机》 北大核心 2011年第11期60-62,95,共4页

分析音圈电机数学模型的基础上,在Matlab的Simulink环境中建立了音圈电机位置伺服系统的仿真模型,伺服系统采用三闭环系统,其中位置环和速度环采用PI控制,电流环根据两种驱动方式分别采用PWM斩波实现和功率放大器实现,通过试验仿真,对... 分析音圈电机数学模型的基础上,在Matlab的Simulink环境中建立了音圈电机位置伺服系统的仿真模型,伺服系统采用三闭环系统,其中位置环和速度环采用PI控制,电流环根据两种驱动方式分别采用PWM斩波实现和功率放大器实现,通过试验仿真,对两种驱动方法进行了比较。试验表明,PWM斩波控制实现的驱动器适合做低频较大位置跟踪,功率放大器方法实现的驱动器适合做小位置时的无差高频位置跟踪。 展开更多

关键词 音圈电机 斩波 功率放大器 仿真

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旋转式音圈电机电磁阻尼的解析分析与仿真 被引量：4

6

作者 李勇 任留阳 +3 位作者 张登平 胡建辉 徐永向 邹继斌 《微电机》 2016年第6期24-27,共4页

近年来,旋转式音圈电机(RVCA)被广泛地应用于精密运动控制系统,受到了科研工作者们的关注,但未见电磁阻尼效应的相关文献。本文分析了单、双磁路RVCAs的电磁阻尼的产生机理,通过理论推导得到了阻尼力的解析表达式,并利用有限元方法进行... 近年来,旋转式音圈电机(RVCA)被广泛地应用于精密运动控制系统,受到了科研工作者们的关注,但未见电磁阻尼效应的相关文献。本文分析了单、双磁路RVCAs的电磁阻尼的产生机理,通过理论推导得到了阻尼力的解析表达式,并利用有限元方法进行了验证。证明了单磁路RVCAs中的电磁阻尼由磁场极性不同引起;双磁路RVCAs中的电磁阻尼由磁场层数不同或磁场边缘效应引起,且由磁场层数不同引起的阻尼力的幅值是由磁场边缘效应引起阻尼力幅值的近30倍。本文的研究结果对此种电机的实际工程应用具有重要参考价值。 展开更多

关键词 有限转角 音圈电机 有限元 电磁阻尼

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基于H卧板面内四足驱动的平面超声电机 被引量：2

7

作者 贺红林 肖智勇 +1 位作者 廖永林 陶结 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期541-547,共7页

提出H结构定子三相振动模态驱动的平面超声电机,设定H卧板两纵杆端部处于xOy面内的四个凸起作为定子驱动足。通过H结构的面外二弯模态分别与面内一纵模态以及面内二弯模态的振动复合,在驱动足合成出沿yOz面、xOz面的椭圆轨迹,推动动子... 提出H结构定子三相振动模态驱动的平面超声电机,设定H卧板两纵杆端部处于xOy面内的四个凸起作为定子驱动足。通过H结构的面外二弯模态分别与面内一纵模态以及面内二弯模态的振动复合,在驱动足合成出沿yOz面、xOz面的椭圆轨迹,推动动子交替地沿x、y向做直线运动。阐释了电机的工作原理,推导出驱动足的两相空间椭圆轨迹方程;建立了定子有限元分析模型,实现了定子频率一致性动力学特性优化,仿真出驱动足的频响特性、振动响应及其运动调节特性,设计了电机的装配结构。模拟了仿真定子的运动,结果表明,驱动足沿x、y、z向振幅均达微米级,且调节激励电压和相位可调节电机x、y向速度与推力。该电机具有广阔应用前景。 展开更多

关键词 H形卧板 平面超声电机 驱动机理 结构优化 动力学特性

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调焦用微型音圈电机磁场仿真及关键参数分析 被引量：3

8

作者 马建设 张莹 《微电机》 北大核心 2014年第3期1-4,15,共5页

调焦用微型音圈电机性能对电机零件的尺寸精度敏感。通过有限元分析对音圈电机进行了磁场的仿真,修改磁场的尺寸参数,得到不同条件下磁场的力系数,并对不同条件下的力系数进行评价,确定了提高力系数均匀程度的方法,同时提高了电机的线... 调焦用微型音圈电机性能对电机零件的尺寸精度敏感。通过有限元分析对音圈电机进行了磁场的仿真,修改磁场的尺寸参数,得到不同条件下磁场的力系数,并对不同条件下的力系数进行评价,确定了提高力系数均匀程度的方法,同时提高了电机的线性度。 展开更多

关键词 音圈电机 磁场仿真 力系数

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工字型定子驱动的压电直线电机动力学特性 被引量：1

9

作者 贺红林 凌普 夏自强 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期725-730,共6页

提出工字型定子驱动的压电直线电机,将工型结构上两平行板的面内一、二阶反对称弯振作为工作模态,以板侧的4个凸起作为驱动足。这些驱动足沿对角线分为两组交替地驱动动子。阐述电机的驱动机理,建立了定子的机电耦合分析数值模型,求解... 提出工字型定子驱动的压电直线电机,将工型结构上两平行板的面内一、二阶反对称弯振作为工作模态,以板侧的4个凸起作为驱动足。这些驱动足沿对角线分为两组交替地驱动动子。阐述电机的驱动机理,建立了定子的机电耦合分析数值模型,求解出电机工作模态,模拟出驱动端轨迹,验证了电机原理,完成了电机装配结构设计。研究表明,当弯、纵振激励电压分别为50V和250V时,驱动端的z、y向振幅分别达1μm和2μm。该电机有望输出较大动力和速度,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 工型定子 直线超声电机 驱动机理 机电耦合分析 动力学特性

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基于新型光电材料PLZT的光电机结构设计和应用研究 被引量：1

10

作者 叶飞 黄学良 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A01期396-399,共4页

光电机是一种基于功能材料锆钛酸铅镧（PLZT）的新型电机。PLZT在光照时具有光电效应和压电效应等多种特性，合称光致伸缩效应．应用PLZT的光电特性，在光照产生高压的基础上分析光电机的驱动原理，得出驱动力表达式，并依据其驱动原理... 光电机是一种基于功能材料锆钛酸铅镧（PLZT）的新型电机。PLZT在光照时具有光电效应和压电效应等多种特性，合称光致伸缩效应．应用PLZT的光电特性，在光照产生高压的基础上分析光电机的驱动原理，得出驱动力表达式，并依据其驱动原理设计光电机的主体结构，提出了直线型和圆周运动型光电机的设计方法，阐述了不同结构的光电机的运行状态，得出了转矩计算的表达式。在引入周期和分组概念的基础上，提出光电机结构设计的改进措施，并做了可行性分析。 展开更多

关键词 光电机 光电效应 光电材料 功能材料 PLZT

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双弯曲管式螺杆型压电作动器

11

作者 华顺明 孟玉明 +2 位作者 楼应侯 李志强 李加林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期8-13,共6页

提出一种基于压电金属复合梁双向弯曲振动的螺杆型作动器,其压电换能器中每一个压电片都工作在Kt模态。首先,以细直梁在空间的一阶弯曲振型为基础确定了作动器结构形式;其次,对定子材料、结构参数与固有频率及端面振幅的关系进行了有限... 提出一种基于压电金属复合梁双向弯曲振动的螺杆型作动器,其压电换能器中每一个压电片都工作在Kt模态。首先,以细直梁在空间的一阶弯曲振型为基础确定了作动器结构形式;其次,对定子材料、结构参数与固有频率及端面振幅的关系进行了有限元分析,其中特别讨论了材料的参数E/ρ对一阶固有频率的影响规律;然后,根据分析结果确定了作动器结构尺寸,并试制了样机;最后,测试了样机的主要输出特性。结果表明,作动器的最佳激振频率约为15.8k Hz,启停时间在20 ms左右;在300 V驱动电压下,作动器最大空载速度为1.146 mm/s,最大轴向力为2.5 N。 展开更多

关键词 作动器 压电金属复合梁 弯曲振型 机械特性

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准H超声换能结构驱动的直线电机动力学特性分析 被引量：2

12

作者 贺红林 肖煜涵 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第1期20-26,共7页

提出一种基于夹心变截H式定子的直线电机,选定定子一阶反对称纵振和二阶对称弯振为工作模态。阐释了电机驱动机理,推导了定子驱动端椭圆运动解析方程;建立了定子参数化有限元模型,进行了定子模态频率灵敏度分析,实现了纵、弯模态匹配及... 提出一种基于夹心变截H式定子的直线电机,选定定子一阶反对称纵振和二阶对称弯振为工作模态。阐释了电机驱动机理,推导了定子驱动端椭圆运动解析方程;建立了定子参数化有限元模型,进行了定子模态频率灵敏度分析,实现了纵、弯模态匹配及频率一致性;设计出定子基本尺寸为37 mm×60 mm,规划出定子压电陶瓷极化供电方案,厘定电机驱动频率点为49 k Hz。通过施加电压载荷对定子振动特性进行了数值仿真,求得定子在200 V电机激励下的纵、弯工作振幅为8μm和6μm,模拟出驱动端椭圆轨迹,验证了电机原理可行性,为样机的研制提供了理论依据。 展开更多

关键词 准H型定子 直线超声电机 驱动机理 振动特性

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永磁球形步进电机控制驱动器设计仿真与实验

13

作者 夏鲲 王楠 +1 位作者 王群京 季诺 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2925-2928,共4页

为了在三维永磁球形步进电机中应用新的电流控制方式,采用自适应和变结构控制算法以适应电机负载运行的复杂工况,设计了基于电流跟踪PWM和分时控制基础的电流控制驱动器。Simulink环境下的仿真模型验证了该设计思想的可行性,并在具体的... 为了在三维永磁球形步进电机中应用新的电流控制方式,采用自适应和变结构控制算法以适应电机负载运行的复杂工况,设计了基于电流跟踪PWM和分时控制基础的电流控制驱动器。Simulink环境下的仿真模型验证了该设计思想的可行性,并在具体的实验平台上得以验证。实验结果表明,该控制驱动系统可以实现永磁球形步进电机的连续轨迹运动控制,完成相应的高级控制算法。 展开更多

关键词 永磁球形步进电机 运动控制 分时控制 电流跟踪PWM 仿真与实验

原文传递

基于模型参考自适应控制的直线电机位置控制 被引量：12

14

作者 史伟民 欧阳博 +1 位作者 杨亮亮 时军 《机电工程》 CAS 2017年第3期260-266,共7页

针对直线电机的强非线性和时变特性,采用模型参考自适应控制(MRAC)方法对SISO直线电机闭环位置控制器进行了研究。利用偶极子对消建立了简化的永磁直线电机二阶数学模型,提出了基于局部参数最优化MIT(梯度)方案和全局稳定性理论的Lyapu... 针对直线电机的强非线性和时变特性,采用模型参考自适应控制(MRAC)方法对SISO直线电机闭环位置控制器进行了研究。利用偶极子对消建立了简化的永磁直线电机二阶数学模型,提出了基于局部参数最优化MIT(梯度)方案和全局稳定性理论的Lyapunov方案下的二阶直线电机位置模型参考自适应控制器,并对自适应控制器下的直线电机闭环系统稳定性进行了分析研究。在相同的前馈加反馈的控制器下,对这两种方案下的实验结果进行了对比分析。研究结果表明,基于Lyapunov第二方法设计的二阶控制器比MIT方法下的二阶控制器更能实现对三阶点到点轨迹输入信号的快速响应和跟踪,证实了直线电机位置自适应控制的有效性。 展开更多

关键词 模型参考自适应 直线电机位置控制 MIT 李雅普诺夫

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基于飞秒激光的可运动微结构加工与旋转驱动 被引量：8

15

作者 袁宏伟 饶生龙 +2 位作者 吴东 李家文 胡衍雷 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期584-590,共7页

微驱动技术由于驱动方式的多样性和应用的广泛性,在近年来受到了越来越多的关注。本文提出一种利用飞秒激光同时实现微结构加工和旋转驱动的技术。利用双光子聚合加工直径20~30μm的微转子结构,然后结合空间光调制器调制出带有光学轨道... 微驱动技术由于驱动方式的多样性和应用的广泛性,在近年来受到了越来越多的关注。本文提出一种利用飞秒激光同时实现微结构加工和旋转驱动的技术。利用双光子聚合加工直径20~30μm的微转子结构,然后结合空间光调制器调制出带有光学轨道角动量的光场,实现对微转子结构的旋转驱动,并获得了40 r/s的转动速率。详细介绍了利用飞秒激光直写技术加工可运动微转子结构的实验过程与优化参数,利用空间光调制器生成了不同拓扑荷的涡旋光,研究了其传播与聚焦特性,并用于驱动转子的顺、逆时针旋转运动。这种可控光学驱动技术在微流控、光镊技术、靶向药物运输、细胞动态行为等领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 飞秒激光 空间光调制 涡旋光 光驱动

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线性双向式超声波马达的设计与分析 被引量：7

16

作者 刘维东 狄士春 +1 位作者 赵万生 袁松梅 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1997年第4期226-230,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 压电驱动器 超声波马达 线性双向式

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基于直线型超声马达的压电振子特性仿真分析 被引量：1

17

作者 史萌博 范桂芬 +1 位作者 吕文中 曾炼 《微电机》 北大核心 2013年第11期10-13,共4页

通过运用Ansys有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了尺寸优化、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析。通过仿真得到了压电振子的振型,计算了压电振子L1B2纵弯复合振动模态的最佳频率,得到对应动态支路等效电路... 通过运用Ansys有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了尺寸优化、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析。通过仿真得到了压电振子的振型,计算了压电振子L1B2纵弯复合振动模态的最佳频率,得到对应动态支路等效电路的各项参数,验证了压电振子驱动足椭圆运动的形成。仿真结果对利用纵弯复合模态的超声波电机的设计具有重要的指导意义,为超声波马达的制作和实验研究奠定了基础。 展开更多

关键词 直线超声电机 有限元法 压电仿真

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表面弹性波马达的工作机理和优化设计研究

18

作者 崔喜泉 吴兰 章海军 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期49-52,共4页

探讨了表面弹性波马达的工作机理和优化设计。采用具有能量循环功能的表面弹性波换能器结构,提高了表面弹性波马达效率,将马达的驱动电压阈值从100V降到了10V以下。在频率10MHz,峰峰值为10V的正弦电压激励下,获得振动幅度为20nm的表面... 探讨了表面弹性波马达的工作机理和优化设计。采用具有能量循环功能的表面弹性波换能器结构,提高了表面弹性波马达效率,将马达的驱动电压阈值从100V降到了10V以下。在频率10MHz,峰峰值为10V的正弦电压激励下,获得振动幅度为20nm的表面弹性波,马达的无负载速度达到0.34m/s,最大推动力输出达到0.06N。 展开更多

关键词 工作机理 优化设计 表面弹性波马达 微执行器 纳米技术

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基于差分进化算法的超声波电机Hammerstein非线性建模 被引量：7

19

作者 黄文文 宋璐 史敬灼 《微电机》 北大核心 2019年第5期6-10,共5页

特殊的机电能量转换过程,使超声波电机具有明显的非线性运行特性。本文建立超声波电机的Hammerstein非线性模型,为电机控制系统的设计与分析提供基础。基于实验数据,通过拟合确定模型的静态非线性环节为Guass函数。采用差分进化算法,对... 特殊的机电能量转换过程,使超声波电机具有明显的非线性运行特性。本文建立超声波电机的Hammerstein非线性模型,为电机控制系统的设计与分析提供基础。基于实验数据,通过拟合确定模型的静态非线性环节为Guass函数。采用差分进化算法,对模型参数进行辨识。模型计算数据与实验数据的对比,表明模型精度较高,建模方法有效。 展开更多

关键词 超声波电机 HAMMERSTEIN模型 差分进化算法 辨识

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异形薄板式超声换能结构驱动的压电平面电机

20

作者 贺睿 凌普 +2 位作者 廖永林 周卓尔 邹诗怡 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第3期350-357,共8页

提出基于异形板振动驱动的平面运动电机新原理,以异形板的两纵杆上端作为驱动足。利用两纵杆的面内一阶反对称纵振分别与面内二弯、面外二弯的振动耦合,在驱动足形成沿xOy、zOy面的椭圆轨迹,推动动子x、z向自由度运动。阐释了电机驱动机... 提出基于异形板振动驱动的平面运动电机新原理,以异形板的两纵杆上端作为驱动足。利用两纵杆的面内一阶反对称纵振分别与面内二弯、面外二弯的振动耦合,在驱动足形成沿xOy、zOy面的椭圆轨迹,推动动子x、z向自由度运动。阐释了电机驱动机理,推导出驱动足椭圆轨迹方程。建立定子多工作模态频率一致性优化模型,确定了定子尺寸;设计了电机装配结构;建立了电机的限元数值模型,求得定子工作模态及频响特性,仿真出驱动足的两相椭圆运动,从而验证了电机原理。探索出电机调频、调压、调相位运动特性。当正常电激励时,驱动足沿x、y、z向振幅可达1.42μm、1.28μm、1.33μm,电机x、z向速度有望达156mm/s、146mm/s。 展开更多

关键词 压电换能器 平面电机 驱动机理 结构优化 动力学特性

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