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《燕山大学》 2012年
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旋转惯性压电电机研究

邢继春  
【摘要】:旋转惯性压电电机是一种利用非对称信号驱动的新型微特电机,具有抗磁干扰、响应速度快和定位精度高等特点。该电机在生物、电子、医疗器械、精密加工及精密操作等领域具有广阔的应用前景。然而现有惯性压电电机不能够整周连续旋转,为此本文提出一种新型旋转惯性压电电机,不仅可以实现整周连续旋转,而且具有结构简单、便于小型化等优点。 本文分析了旋转惯性压电电机的驱动原理。根据连续体振动原理,将振子简化为带有集中质量的连续梁,建立了简化振子的动力学模型;考虑外圆环刚度影响,利用梁和圆环耦合的方法建立了振子动力学模型。采用上述两种方法求解振子面内弯曲振动的固有频率和模态函数,分析了结构参数对振子梁面内弯曲振动固有频率和模态函数的影响规律。通过比较找出两种算法的相似模态,计算了简化振子方法和梁环耦合方法所求固有频率的相对偏差。研究结果表明:在圆环厚度比较薄以及圆环模态刚度对梁影响较小情况下,可采用简化方法。 根据电容充放电原理,推导了压电陶瓷片两端电压的响应方程。讨论了压电陶瓷片充放电时间对驱动信号周期的影响规律。利用压电方程和拉格朗日方程推导了振子受迫振动的广义位移方程,并根据弹性体振动叠加原理,求得了振子梁上各点位移、速度、加速度响应方程,分析了系统参数对振子梁端部位移、速度、加速度响应的影响规律。利用傅里叶变换将激励信号从时域转化到频域,推导出旋转惯性压电电机振子惯性冲击力矩方程。在频域内分析了系统参数对突变时刻惯性冲击力矩及其差值的影响规律。结果表明:突变时刻的惯性冲击力矩最大差值相应于激励信号频率为振子固有频率1/2到固有频率之间区域。 设计并研制出旋转惯性压电电机样机,利用测试系统测得在激励信号频率为6.310kHz,电压峰值为100V时,样机最大转速为59.6r/min,转矩为0.35Nmm,并且转速(转矩)随激励信号电压峰值增大而增大,试验结果验证了理论分析的正确性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM359.9

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 贺良国;基于同步箝位控制及周期机械波合成的压电马达研究[D];中国科学技术大学;2013年
【参考文献】
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1 陈翔宇;褚祥诚;李龙土;;压电陶瓷直线驱动器的设计与实验研究[J];稀有金属材料与工程;2009年S2期
2 蒋纯志;李海阳;;圆弧形曲梁的传递函数方法[J];湘南学院学报;2006年02期
3 杨志欣,孙宝元,董维杰,崔玉国;一种新型惯性式压电执行器研究[J];大连理工大学学报;2005年01期
4 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
5 孙立宁,刘品宽,吴善强,刘涛;管内移动微型机器人研究与发展现状[J];光学精密工程;2003年04期
6 张宏壮,曾平,华顺明,程光明,杨志刚;压电双晶片型惯性冲击式旋转精密驱动器研究[J];光学精密工程;2005年03期
7 刘建芳;杨树臣;杨志刚;程光明;;新型压电精密步进旋转驱动器研究[J];光学精密工程;2006年04期
8 曾平;温建明;程光明;吴博达;杨志刚;;新型惯性式压电驱动机构的研究[J];光学精密工程;2006年04期
9 高亮;阚珊珊;李敏;尼启良;陈波;;压电陶瓷精密转动平台的转角精度测量[J];光学精密工程;2007年02期
10 芦丹;郑伟;赵淳生;;真空环境下超声电机的速度测试与控制[J];光学精密工程;2008年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李晓韬;压电自感应式惯性驱动器的理论及试验研究[D];吉林大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王赞芝;胡如成;张鹏;吴辉琴;邓宇;叶雁冰;黄世斌;陈劲飙;;多跨连续梁弯曲自由振动的波动解法[J];四川建筑科学研究;2010年02期
2 邓春林;周凤岐;蔡伟;张志利;;超窄带梳状滤波器固体腔的厚度测量方法研究[J];半导体光电;2010年04期
3 戎华,黄庆安,李伟华;多层梁机电耦合系统的等效电路宏模型[J];微纳电子技术;2003年Z1期
4 陈兵芽;刘莹;胡敏;李小兵;李一冰;王强;;微执行器的研究与展望[J];微纳电子技术;2005年12期
5 董乔华;廖小平;黄庆安;黄见秋;;RF MEMS开关吸合电压的分析[J];半导体学报;2008年01期
6 申苗;唐驾时;李克安;梁翠香;陈勇;隋雪冰;;航空发动机双转子系统的模态分析[J];兵工自动化;2010年02期
7 陈友淦;许肖梅;雷开卓;黄建国;;宽带水声发射系统换能器分段匹配方法研究[J];兵工学报;2010年03期
8 江铁良,吴晓宇,徐敏,何士雅;用于信息显示的夹层全息图[J];北京工业大学学报;1993年03期
9 胡世高;卜荣丽;李明;;小麦抗倒伏的力学分析[J];北京联合大学学报(自然科学版);2012年01期
10 王兴泽;;机体振动力量训练案例分析[J];北京体育大学学报;2009年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 温纪云;申苗;唐驾时;;某型航空发动机双转子系统的动力学响应[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 谢永;蔡国平;刘松;;基于输入和输出数据的柔性板的时域空间建模与主动控制研究[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
3 张凯;刘占芳;;离心场中悬臂梁的动频和椭圆运动性质[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
4 郭树起;杨绍普;;非均质变截面杆的自由振动[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
5 张恩佳;周佳亮;;流固耦合技术在水轮机蝶阀活门动态特性分析中的应用[A];抽水蓄能电站工程建设文集2011[C];2011年
6 李小云;张小凤;郝君宇;宋智广;周方;;多自由度超声电机的法兰盘结构设计[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
7 赵学慧;林书玉;付志强;贺洋洋;李力怡;李娜;;径向极化压电陶瓷圆管的耦合振动研究[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
8 付琳;王东;王秀明;;用ANSYS分析矩形压电陶瓷振子的振动模式[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
9 徐敏;丛健生;王秀明;;圆形活塞压电振子带通Q值的ANSYS分析[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
10 王晓楠;彭约钧;张杰;周飞;姚志远;孙见君;赵淳生;;表面微结构对直线型超声电机定子摩擦学特性的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
3 周城;数控机床高速液压动力卡盘的研究[D];浙江大学;2011年
4 孙平;高频医学超声成像系统的研究与设计[D];武汉大学;2009年
5 赵云;大功率调制气流声源的数值模拟与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 王乾;基于双质体振动的主动活化料仓系统理论及实验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
7 李敏毅;铌酸锂高频超声换能器的研制与输出功率测量[D];华南理工大学;2011年
8 来志;合成孔径激光雷达系统调频激光器技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 李志海;动圈式直线压缩机若干关键问题研究[D];浙江大学;2010年
10 王岭;基于IVUS图像分割和CAG三维重建技术的数据融合研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张斌;压电双晶片型微位移放大机构研究[D];河南理工大学;2010年
2 张倩;异形航空构件的专用超声换能器研制及检测应用[D];南昌航空大学;2010年
3 胡婷萍;大厚度电子束焊缝的超声检测及缺陷散射信号的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 郝云雷;基于外磁场驱动的微型管道机器人研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李中强;高灵敏度声压水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王楠;胶囊机器人转弯动力学特性研究[D];大连理工大学;2010年
7 冯余其;聚合物微器件超声波联接机理与方法研究[D];大连理工大学;2010年
8 王虎虎;基于自适应进化策略的舰船加筋结构动力优化[D];大连理工大学;2010年
9 渠笑纳;超声波测距在泊车辅助系统中的应用[D];大连理工大学;2010年
10 陈顺章;基于LabVIEW的风力机叶片振动监测系统开发[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 刘恒;何晓平;苏伟;张富堂;;微机械音叉谐振器动力学分析与仿真[J];传感技术学报;2009年03期
2 陈维山;赵学涛;刘军考;郝铭;;压电超声波马达发展现状及研究方向[J];电机与控制学报;2006年05期
3 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
4 芦丹;郑伟;赵淳生;;真空环境下超声电机的速度测试与控制[J];光学精密工程;2008年07期
5 徐军;尤波;李欣;马静;;应用石英音叉谐振器的智能温度传感器(英文)[J];光学精密工程;2009年06期
6 谭华;胡广;;喇叭共振和预防研究[J];电子设计工程;2012年15期
7 陈在礼;李有光;;新型行波超声电机设计[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2007年06期
8 赵宏伟;吴博达;程光明;刘国嵩;刘建芳;杨志刚;;高精度压电步进直线驱动器[J];吉林大学学报(工学版);2006年03期
9 刘建芳;杨志刚;赵宏伟;程光明;;新型压电精密步进旋转驱动器[J];吉林大学学报(工学版);2006年05期
10 杨志刚,程光明,郑学澜;矩形板压电振子型超声马达[J];吉林工业大学学报;1994年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 杨淋;纵扭复合型超声电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 易幼平;双向驱动纵扭复合型超声马达理论研究[D];中南大学;2004年
3 时运来;新型直线超声电机的研究及其在运动平台中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
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1 方有亮,武哲;配置压电自感作动器智能板振动的主动控制[J];北京航空航天大学学报;2000年01期
2 贺红林,朱华,赵淳生;基于模糊与自校正技术的超声电机伺服控制[J];传感器技术;2005年08期
3 董维杰,孙宝元,崔玉国,杨志欣;基于压电自感知执行器悬臂梁振动控制[J];大连理工大学学报;2001年01期
4 杨志欣,孙宝元,董维杰,崔玉国;一种新型惯性式压电执行器研究[J];大连理工大学学报;2005年01期
5 金浩,董树荣,王德苗;压电变压器的研究现状[J];电子元件与材料;2002年09期
6 陈大任;压电陶瓷微位移驱动器概述[J];电子元件与材料;1994年01期
7 刘仁普,左毅;仪器开发系统的新纪元──LabVIEW软件系统[J];电子科技导报;1995年11期
8 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
9 程良伦,杨宜民;新型压电式直线驱动器的研究[J];高技术通讯;1997年10期
10 钱晋武,章亚男,沈林勇,程维明,杨建鸿,李劲松,叶琛,卞雪飞;微小管道探测机器人系统[J];高技术通讯;2001年02期
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1 施军丽;超声波电机摩擦驱动模型和摩擦材料研究[D];西南交通大学;2004年
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1 鹿存跃,赵淳生;一种采用离合器耦合驱动的压电电机的设计[J];压电与声光;2005年01期
2 鹿存跃,赵淳生;采用耦合机构驱动的压电电机的研究进展[J];中国机械工程;2003年07期
3 鹿存跃,赵淳生;离合器耦合传动型压电电机传动机理的研究[J];压电与声光;2005年05期
4 陈翔宇;张松;李枢;汤丽萍;崔艳梅;高志;;一种锯齿波驱动的压电电机[J];压电与声光;2008年02期
5 褚祥诚;袁松梅;李龙土;;一种新型中空结构的行波压电电机[J];压电与声光;2005年06期
6 王利红;冯宪章;;压电电机的设计与实验研究[J];机械设计与研究;2007年06期
7 鹿存跃;李洁;赵淳生;周铁英;陈宇;;纵扭型超声电机的实验研究[J];清华大学学报(自然科学版);2006年06期
8 刘仁鑫;陈汉卿;;一种新型压电直线电机机理研究[J];微电机;2008年03期
9 ;爱普科斯与New Scale合作开发微型直线电机[J];玩具世界;2009年01期
10 李艳林;黄卫清;;一种低频大行程直线型压电电机的研究[J];压电与声光;2009年04期
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1 孟祥宇;褚祥诚;李龙土;;采用兰杰文结构压电陶瓷微电机的设计与振动测试[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 李朝东;;X-Y平面运动压电电机的样机试制[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
3 陈西平;付庄;;压电型惯性冲击式二自由度位移机构[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 鹿存跃;;超声微电机在手机变焦镜头模组中的应用及展望[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
5 赵有和;;整顿规范市场经济秩序提高驾驭社会主义市场经济能力[A];《提高驾驭市场经济能力 促进广西经济社会发展》论文集[C];2005年
6 周铁英;;我国超声波电动机发展的回顾与展望[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
7 向荣彪;;虚旋风气溶胶分级采样器内流场和粒子轨迹的初步分析[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(下卷)[C];2006年
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1 游走华尔街;鸡肋行情 谨防震荡风险[N];上海证券报;2007年
2 南京商行 陆明;人民币暂停强劲升势[N];中国证券报;2006年
3 本报记者  许少业;银行地产领风骚 长阳新高近千九[N];上海证券报;2006年
4 经济视点报记者 徐良斌;贺强:把握宏观经济脉搏是投资前提[N];经济视点报;2008年
5 季中;谨防高速行车综合征[N];大众卫生报;2004年
6 本报记者 荣为人;电工革新能手 航空技术尖兵张天佑[N];中国航空报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 邢继春;旋转惯性压电电机研究[D];燕山大学;2012年
2 曾平;摩擦力变化式压电惯性驱动机构的研究[D];吉林大学;2006年
3 张宏壮;压电双晶片型二自由度惯性冲击式精密驱动器理论与实验研究[D];吉林大学;2006年
4 吕琼莹;微机械压电微电机原型机的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
5 卜文绍;无轴承电机通用磁悬浮模型及解耦控制系统研究[D];华中科技大学;2007年
6 盛国刚;压电与功能梯度圆柱壳的力学特性研究[D];上海交通大学;2009年
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1 杨艳;单模态压电电机多振子驱动技术研究[D];长春理工大学;2012年
2 武煜爽;微型旋转惯性压电电机动力学特性研究[D];燕山大学;2012年
3 武冬梅;H-结构薄板驱动的压电直线电机的研究[D];南昌航空大学;2012年
4 陈翔宇;Disk-Pivot压力电驱动器及其他小型化驱动电源[D];清华大学;2010年
5 余锦云;非对称夹持压电双晶片惯性冲击驱动器试验研究[D];吉林大学;2006年
6 杨宝岩;非对称夹持式压电惯性冲击旋转驱动器的研究[D];吉林大学;2007年
7 李晓韬;惯性冲击式压电单振子直线驱动器的试验研究[D];吉林大学;2006年
8 李艳林;压电型直线电机的设计[D];南京航空航天大学;2008年
9 陈其志;摩托车ABS试验台研制及试验研究[D];武汉理工大学;2005年
10 马龙;棒板复合型压电微电机理论与实验研究[D];清华大学;2007年
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