微小型直线超声电机的结构设计

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1、中图分类号：TM356论文编号：102870116-S089学科分类号：080203硕士学位论文微小型直线超声电机的结构设计研究生姓名杨模尖学科、专业机械设计及理论研究方向精密驱动与控制技术指导教师姚志远教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringTheStructureDesignofMiniatureLinearUltrasonicMotorAThesisinMechanicalDesig

2、nandTheorybyMo-jianYangAdvisedbyProfessorZhi-yuanYaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着科技的进步和发展，直线超声电机的小型化及集成化成为直线超声电机的一个重要发展方向。因此，贴片式微型直线超声电机研究随之受到关注，但是由于电机的稳定性、输出力和位移分辨率等关键性能参数未能达到使用要求，使得贴片式直线超声电机在国内仍几乎无实际应用。本文以U型贴片式直线超声电机为基础，从电机定子的结构设计和预压力施加方式入手，设计了一种V型贴片式直线超声电机，研究了定子的结构参数对模态一致性和输出性能的影响。本文的主要研究成果总结如下：1）利用Ans

4、ysWorkbench15.0分析了不同结构对定子模态一致性的影响规律，并制作了45、60、90的电机，并与U型电机的输出性能进行了对比。实验表明：V型结构的输出力和速度比U型结构更好；V型结构下，夹角为90时，电机综合输出性能最好。电压350Vpp，预压力为50N时，最大输出力可以达到16N；电压350Vpp，预压力为20N时，最大输出速度可达1.759m/s。2）建立了铰支梁式夹持结构的定子力学模型，分析了预压弹簧刚度对电机输出性能的影响，并进行了试验验证。3）针对90的V型电机，设计了两种不同切向刚度的对称圆弧式夹持，并进行了试验研究。结果表明，对称圆弧式夹持下的电机输出力比

5、铰支梁式不对称夹持下的电机小，但是稳定性明显提高。关键词：直线超声电机，结构设计，夹持，力学模型，输出特性，模态一致性本课题来源于国家重大仪器设备开发专项2012YQ100225和国家自然科学基金资助项目（项目号：51275229）。本学位论文在机械结构力学及控制国家重点实验室（南航）完成。i微小型直线超声电机的结构设计ABSTRACTWiththeprogressanddevelopmentofscienceandtechnology,theminiaturizationandintegrationoflinearultrasonicmotor(LUSM)hasbecomeani

6、mportantdevelopmentdirectionofthisdomain.TheresearchonpatchtypemicroLUSMaccordinglyhasbeengainedcomprehensiveattentionamongLUSMs.However,thepatchtypemicroLUSMhasalmostnopracticalapplicationathome,sincesomecrucialperformanceparametersincludingthestability,outputforceanddisplacementresolutionfai

7、ltomeettheuserequirements.BasedontheU-shapepatchtypeLUSM,aV-shapepatchtypeLUSMisdesignedconsideringthestructuraldesignofthestatorandthewayofapplyingthepreload.Inthispaper,theinfluencesofthestructureparametersofthestatoronthemodeconsiste