一种矩形振子新型压电直线电机.pdf

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1、万方数据第28卷第15期1142008年5月25日中国电机工程学报ProceedingsoftheCSEEV01．28No．15May25，2008@2008Chin．Soc．forElec．Eng文章编号：0258-8013(2008)15．0114—04中图分类号：TM356文献标识码：A学科分类号：470．40一种矩形振子新型压电直线电机刘仁鑫1，张铁民2秦勇2(1．江西农业大学工学院，江印省南昌市330045；2·华南农业大学工程学院，．广东省／-'帅1-$j10642)ANewBpeofLinearPiezoelectricM

2、otorBasedonRectangularActuatorLIURen．xinl，ZHANGTie—min2，QINYon92(1．CollegeofEngineering，JiangxiAgriculturalUniversity，Nanchang330045，JiangxiProvince，China；2．CollegeofEngineering，SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642，GuangdongProvince，China)ABSTRACT：Aself-movin

3、glinearpiezoelectricmotorbasedontwodifferentin—planebendingmodesofrectangularactuatorhasbeendeveloped．Firstly,theexcitationofworkingvibrationmodesandmotionmechanismofthiskindofmotorhavebeenanalyzedanddiscussed．Then，in-planevibrationfrequenciesofacmamrarecalculated，newmot

4、oranditsactuatorhasbeendesigned，andamotorsampleforthenewtypeoflinearultrasonicmotorisfabricated，anditsperformanceisevaluatedexperimentally．Theexperimentalresultsshowthatnewmotoroffersidenticalperformanceinbotlldirections．themaximumvelocityis458．3mll：l，Sandthemaximumdrive

5、forceis2．2Nwhileexcitationfrequencyis65．2kHzandvoltageis380V．KEYWORDS：rectangularactuator；piezoelectric；linearmotor摘要：分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算，得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率，并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机，并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380V，频率为65．2kHz时，电机最大运行速度约为45

6、8．3mm／s，驱动力为2．2N，且正反向运行良好。关键词：矩形振子；压电；直线电机O引言压电直线电机是超声电机发展过程中的一个重要分支，也是近几年来发展较快的一类超声电机。它在直线运动方面，有着许多优于旋转电机的特点，特别在微小型、精密定位、小功率驱动等方基金项目：国家自然科学基金项目(60273065)。州ectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(60273065)．面的应用具有明显的优越性。它已成功应用于高精度仪器设备、数据处理装置(如X．Y记录仪)、汽车、国防等领

7、域。近年来，压电直线电机的研究较多【l。1l，其中板的面内模态压电直线电机，由于结构简单、设计灵活、应用方便而倍受关注【12。6l。TakanoT．研究了1种圆盘面内模态的压电直线电机【l引，通过激励出圆形盘定子径向和非轴对称的纵横两个方向的振动，叠加后使与移动体相接触的部位产生椭圆运动，利用该椭圆运动的切向分力推动移动体移动。其最大效率和无负荷速度约为48％和O．37rn／s，输入功率为3w。20世纪70年代，苏联科学家发明了1种压电矩形板面内模态压电直线电机¨引；日本的MasaoHashimoto研究了1种矩形板面内模态的小型00m

8、mx20mm)压电直线电机[141；2001年刘剑、赵淳生研究了1种类似的压电直线电机【I引，其直线运行速度V'd_50mm]s，输出推力约为5N。它们都是利用面内1阶伸缩和面内2阶弯曲模态的复合产生驱动力