单模态驱动双向运动的斜动子V形直线超声电机

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1、第47卷第1期2015年2月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．47No．1Feb．2015DOI：lO．16356／j．1005—2615．2015．01．020单模态驱动双向运动的斜动子V形直线超声电机陈乾伟1’2时运来2黄卫清2(1．金陵科技学院机电工程学院，南京，211169；2．南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室，南京，210016)摘要：针对双模态超声电机对模态频率一致性要求高以及单模态超声电机难以实现双向运动等问题，提出了一种单模态驱动双向运动的斜动子V形直线超

2、声电机。电机由导轨和V形定子构成，导轨相对于V形定子倾斜安装，V形定子的工作模态为面内对称模态或面内反对称模态，通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对导轨的倾斜方向，实现导轨正反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上，推导了电机运行的导轨倾角范围，并对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明：在导轨倾角为35。，激励峰峰值电压为600V，预压力为65N条件下，当电机工作在面内对称模态，导轨正向运动，其最大空载速度为180mm／s，最大输出力为14N；当电机工作在面内反对称模态，导轨反向运动，其最大空载速度为125mm／s，最大输出力为24N。关键词：单模态驱

3、动；直线超声电机；V形定子；导轨倾斜角中图分类号：TM35文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)01一0139’06SinglPMode-DriVe-TypeBi—directionalLinearlyMOVingUltrasOnicM0torwithInclinedSliderandV—shapedStatorC^P咒Qi口n叫Pi1¨，S^iYk7zZ口i2，HM口挖gWPiqi以g2(1．SchoolofMechatronicEn画neering，JinlingInstituteofTechnology，Nanjing，211169，China；2．StateK

4、eyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstr扯t：Tosolvetheproblemsthatdouble—mode—drive—typemovingultrasonicmotors(USMs)needtoequalizetwonaturalfrequenciesfordrivingandthatsingle—mode—drive—typeUSMseitheronlymoVeun

5、i—directionallyorhavemanydifficultiesinrealizingbidirectionalmovement，asingle—mode—driVe—typebi—directionallinearlymovingUSMcomposedofaninclinedsliderandaV—shapedstatorispresented．Thesliderisobliquelyinstalledwiththestatorwhichworksunderthein—planesymmetricvibrationmodeorthein—planeunsymmetrica

6、lvibrationmode．Whentheworkingmodeofstatorischanged，theinclineddirectionofthetrajectoryofdriving—footischanged，sothestatorcanmovethesliderbidirectionaUy．0nthebasisofanalyzingtheworkingtheoryandthedesignprinciplesofthemotor，theobliquityrangeoftheinclinedsliderwhichcanmakethemotorrunningnormallyis

7、derived．Finally，aprototypeisfab—ricatedanditsvibrationmodeandmechanicalcharacteristicsaretested．Theexperimentalresultsshowthatundertheconditionsthattheobliquityangleofslideris35。，thepeak—to—peakvoltageis600Vandthepre—pressureis65N