1 mm管式悬臂梁结构微型超声马达研究

利用外径1.0 mm,内径0.6 mm的压电PZT陶瓷管,研制了相同结构的三种不同长度悬臂梁的管式微超声马达.为改善定子与转子之间的摩擦性能,在定子的自由端粘结金属帽形成复合定子.马达定子外壁均匀分为4个电极,内壁接地;为消除引线对定子振动的影响,电极通过固定座直接连接到驱动电路.通过不同质量的负载,调节定子和转子之间的预紧力.考虑定子管长和金属帽的影响,采用有限元方法分析定子共振频率和有效机电耦合系数随陶瓷管长度和金属帽质量的变化.结果表明,随着管长或金属帽质量的增加,定子共振频率和有效机电耦合系数下降.根据理论计算和实验测量,表明所研制的微型超声马达第一阶弯曲共振频率的理论分析值与实验测量值吻合.实验测量还表明,马达在定子共振频率附近具有最大转速;并且在相同预紧力下,马达转速随电压近似线性增加,当电压加至120V时,转速可达每秒85转,加大预紧力,马达输出力矩提高,当预紧力加至70 mN时,输出力矩可达4.7μNm.     

超声旋转行波马达研究

采用解析法求解了环形行波超声马达定子振动的幅频特性，并在此基础上，依据马达转子的动力学方程，建立了定子与转子间的接触数学模型，从理论和实验两个方面分析了输入激励电源频率及电压大小变化对马达输出机械特性的影响，结果表明，超声马达的输出特性与激励电源的参数密切相关，在谐振频率附近，马达的阻转力矩和输出转速都有较大增加，增加驱动电压，阻转力矩和输出转速将单调增大。     

压电超声直线马达驱动电路的研究

本文介绍了压电超声直线马达的结构和工作原理，分析了清华大学超声研究室研制的超声振子箝位，压电驱动的直线蠕动马达的特点及其驱动电路和信号波形．     

切角方柱压电超声微电机的研制

为了减小超声微电机的尺寸、简化加工工艺,研制了0.8 mm切角方柱压电超声微电机,并对它进行了稳定性讨论和有限元仿真.压电方柱断面的极化电场分布不均匀,考虑极化电压对压电常数的影响,通过有限元数值仿真,优化计算得到了最优切角.当驱动电压峰峰值为65 V时,样机的无载转速为2 460 r/min, 堵转力矩为3.5 μNm.该电机已用于光学相干断层扫描内窥镜系统中,对鸡食道进行离体成像,其横向分辨率为30 μm.     

一种压电超声马达的工作原理

定性介绍了压电陶瓷技术研究所研制的一种压电超声马达的工作原理。通过定量建立和解压电定子的振动方程,得出定子驱动端轨迹为椭圆这一推动转子转动的关键,并对转子材料提出一些要求。     

旋转行波超声电机预压力特性的研究

超声电机的摩擦驱动基本上由预压力决定．叙述了超声电机稳态转速和堵转力矩在不同预压力下的仿真 和实验研究．超声电机输出特性与预压力的关系可由超声电机的解析模型推导出来．稳态转速和堵转特性的仿真 研究是利用迭代算法和MATLAB语言来完成．最后利用光电测速仪和砝码完成相同的实验研究．研究结果表明， 堵转力矩与预压力成正比，而稳态转速在特定的预压力下有最大值．     

压电陶瓷的应用进展与发展趋势

概述了压电陶瓷的发展现状,详细介绍了其在压电频率控制器、压电变压器、压电换能器和压电超声马达等方面的应用情况,最后从无铅压电陶瓷、压电复合材料和纳米压电陶瓷等几个方面探讨了其发展趋势．     

模式转换型超声马达的研究

报道研制的一种模式转换型超声马达．给出该超声马达驱动力和弯曲振动对瞬态摩擦力响应的表达式；讨论了装配角与初位相和驱动力之间的关系；最后测量了该马达的转速．结果表明，该马达具有结构简单、转速低等优点．     

双振子型直线超声电机

为提供驱动精密直线进给系统所需要的低速大力矩超声电机,提出了一种双振子型直线超声电机,该电机由2个对称的利用弯曲模态作为工作模态的摇头型振子组成,每个振子包含一个压电堆--它由4片夹心PZT-4压电陶瓷片组成.研究确定了柔性支架安装位置.然后,通过仿真计算选取该电机工作模态为三阶弯曲振动B3模态.经过模拟电机工作环境并对电机进行工作测试,可得出该电机在小预压力情况下,电压峰峰值Up-p为311 V时测得最大空载速度v0为704 mm/s;预压力F0为12.69 N、 Up-p为226 V时,堵转力F为2.1 N.测试结果表明该电机基本满足驱动精密直线进给系统的要求.     

压电陶瓷驱动梁的变形分析及试验研究

利用逆压电效应可以研制各种驱动器．将片状的压电陶瓷(PZT)作为驱动器，对称地粘贴到梁的上下表面，在极性相反的外部电场的作用下，使驱动构件发生弯曲变形．在推导了粘贴有PZT压电驱动片梁的弯曲应变分布表达式的基础上，通过分析驱动片的纵横应变分布，提出了用横向定向加固的方法使压电陶瓷驱动元件表现出明显的正交异性，从而提高了压电驱动的效率，最后通过实验进行了对比验证．     

微装配系统中精密定位装置的研制

介绍了一种微型装配系统中的精密定位装置，该系统利用了外形尺寸为2mm的电磁型微电动机制作了 5mm×6mm的微型机器人小车作为粗定位的执行器和装配机器人；利用压电晶体的压电、电致伸缩特性实现了 微工作台的精密定位．系统还利用了图像采集系统来实现位置反馈和实时系统状态显示和控制，微型定位装置的 研制使构造真正的微型装配系统成为可能．     

一种实用超声马达驱动电路的设计和制作

超声波马达是一种借助摩擦传递弹性超声波振动以获得动力的驱动结构。超声波马达需要专用电源供电,在实验室中只要具有信号发生及放大装置即可满足这个要求,而当马达作为某个装置的部件时,就需要配置专用的可移动电源器。针对实验室利用压电材料所研制的新型超声波马达,设计和制作出了一种专用驱动电路。该驱动电路由干电池提供直流电源,产生频率范围为10-100kHz,电压峰峰值为0-180V可调的超声波信号。实验结果表明,研制的电路性能稳定,能方便地驱动超声波马达,并良好运转。     

超声压电马达用驱动电路的设计

设计一种适应性较广低成本的压电马达驱动电路,通过实验设计并制作出频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出两双路电信号(相位差为90°)。驱动控制行波型压电马达,输出频率范围在0-58kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节(100-200V)。通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求。     

基于积分器的压电陶瓷自感知执行器研究

拟用压电陶瓷执行器自感知位移,省去外部传感器．从基本压电方程出发,推导出压电陶瓷执行器晶片上自由电荷中包含的执行器位移信息,进而提出了一种基于积分器电路的压电陶瓷执行器位移自感知方法．对压电陶瓷叠堆执行器设计了电压驱动电路,同时设计了获取自由电荷的积分器电路．基于此复合电路,执行器在执行的同时,可以感知其自身的位移．该方法使得自感知电路的调节和感知信号的获取变得容易,克服了电桥法自感知电路阻抗不易匹配的不足．实验结果表明,在不同的驱动电压波形、不同的驱动电压频率下,基于积分器的压电陶瓷自感知执行器均能够很好地获取执行器的位移信号．     

柱面行波超声电机机构及理论研究

本文提出了柱面驱动行波超声电机,利用压电陶瓷的逆压电效应激励出圆柱壳体沿圆周方向的非轴对称振动模式,壳体沿轴向振动是同步的,避免了定子上各驱动质点与转子间接触的不均匀性。给出了该电机定子上压电陶瓷的极化、分布及驱动方式,设计了电机的固定及施加预紧方式。采用有限元分析软件ANSYS9.0对压电陶瓷和壳体构成的定子结构进行了模态及瞬态分析,确定电机定子各尺寸参数。测试电机机械输出特性指标为：最大空载转速：64r/min,最大转矩：1.8N.m。     

大力矩行波超声电机的性能

研制了一种新结构、大力矩行波型的超声电机。该超声电机中,压电片被粘接到金属体上构成振动体,作为转子,并与外壳接触。电机的外壳兼作定子。通过转子、定子之间的摩擦力驱动转子转动。这种电机结构除减少了单独的转子部件外,还提高了超声电机的力矩输出性能。利用有限元方法对电机的转子进行优化设计,计算了直径100mm的行波超声电机的转子的模态。根据设计制作出样机。并对样机性能进行了测试,堵转力矩超过了4N.m。该电机具有重要的应用前景。     

一种新颖的四梁式压电薄膜微型陀螺

利用压电陶瓷的特性 ,采用IC兼容的技术 ,设计并制造了一种新颖的压电薄膜微型陀螺 .在Pt/Ti/SiO2 /Si基底上以sol gel技术铺设了高质量的压电陶瓷薄膜 .基于压电反效应 ,微型陀螺在其谐振频率上被 0 .3V的交流信号驱动 .由其压电正效应 ,可检测到与转动角速度成正比的输出信号 .本文介绍了该微型陀螺的设计原理 .实验结果证实了理论预测 .     

厚度非均匀压电陶瓷极化工艺的实验研究

采用分段极化的方法，对沿极化方向上厚度不均匀的压电陶瓷进行了极化实验．实验结果表明，分段越多，极化效果越好．但分段较多，会使极化电极的处理和极化实验的进行更复杂．因此，一般分三、四段即可达到理想结果．用这种极化后的陶瓷元件构成的压电圆片可以制作扭转振动换能器和纵扭复合型超声马达．     

柱面驱动新型行波超声电机的研究

为增加定转子接触面积,使接触应力分布均匀,从而减少接触区磨损,提高电机的机械性能,利用壳体的非轴对称振动模式,成功地研制出一种柱面驱动新型行波超声电机．在设计的电机结构中,给出了压电陶瓷的极化、分布和驱动方式,运用有限元分析软件ANSYS9．0对定子进行了模态和谐响应分析,并运用振动理论推导了定子齿上的椭圆运动轨迹方程．实验表明,该电机在驱动电压有效值为150V、驱动频率为16．1kHz时,堵转转矩为1．8N·m,最大空载转速为64r／min,说明电机的连续运转性能良好,能够保证定转子之间的良好接触,使电机平稳转动,从而提高了电机的机械输出性能．     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。