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新型非共振式压电直线电机的研究

陈培洪  
【摘要】:本课题来源于国家自然科学基金重点项目《压电精密致动技术的基础研究》(项目编号:50735002)。 基于压电陶瓷逆压电效应的压电直线电机具有定位精度高、响应速度快、无电磁干扰、能量密度高等优点,在微/纳米级、精密仪器和设备的驱动与控制技术方面有广阔的应用前景。本文基于叠层型压电陶瓷在低频范围内具有驱动电压低、变形幅值大、输出力大等特点,提出并研究可用于精密驱动定位平台的新型非共振式压电直线电机,该类型电机具有高分辨率、宽频响、大行程的特点。主要研究内容概况如下: 介绍了叠层型压电陶瓷的特性,并对两种类型的叠层型压电陶瓷动态特性进行了实验研究,为电机的设计提供了依据。 提出电机定子一体化结构设计方法,设计了一种新型非共振式压电直线电机,分析了电机的工作原理,并对电机结构进行了详细设计。利用弹性梁弯曲变形产生的恢复力提供压电陶瓷预紧力,采用板弹簧夹持结构施加定子与动子之间预压力。制作了第一台样机并进行了初步调试实验,对其存在问题进行了改进,研制了第二台样机,同样进行了初步调试实验,提出了电机进一步改进方案。 提出电机定子模块化结构设计方法,采用对称作动器结构设计了一种新型非共振式压电直线电机,分析了电机的工作原理,对电机的结构进行了详细设计。利用碟形弹簧施加压电陶瓷预紧力,采用三圆柱滚子夹持结构施加定子与动子之间预压力。采用两种类型的压电陶瓷分别制作了两台样机并进行了初步调试实验,针对存在的问题进行了改进,提出了改进方案。对定子一体化结构的第二台样机和定子模块化结构的两台样机分别进行了实验研究,根据实验现象及结果对两种类型的电机进行了分析比较,提出了新型电机设计的方向。


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