一种双足驱动压电直线电机.pdf

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1、一种双足驱动压电直线电机——李海林王寅黄卫清等一种双足驱动压电直线电机李海林王寅黄卫清梁宇南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016摘要：为研制高精度、大行程、大推力的压电直线电机，设计了一种基于叠层压电陶瓷的步进式压电直线电机。分析了电机的工作原理，对电机的结构进行了设计，制作了原理样机，并进行了实验研究。实验表明，在一定频率范围内，定子驱动足振幅与电压成线性关系，且最大振幅可达2．9m，电机最大无负载速度为796m／s，最大输出推力为4．8N，达到了预期的目的。关键词：压电直线电机；叠层压电陶瓷；双足驱动；非共振；低频中图分类号：T

2、M356DO1：10．3969／j．issn．1004—132X．2014．2O．005ADouble—FootDrivingLinearPiezoelectricMotorLiHailinWangYinHuangWeiqingLiangYuStateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing，210016Abstract：Inordertodevelophighprecision，la

3、rgetravel，heavythrustlinearpiezoelectricmotor，amarchingtypelinearpiezoelectricmotorwasproposedbasedonthepiezoelectricstack．Theoperatingprinciplesofthemotorwerepresented，thestructureofthemotorwasdesigned，aprototypewasmadeandtheexperimentalstudywasproceeded．Theexperimentalresultsshowth

4、atwithinacertainrangeoffrequencytheamplitudeofthemotor’Sstatordrivingfootislineartothedrivingvoltage，andthemaximumamplitudeisas2．9um．Themaximumnon—loadvelocityofthemotorisas796／~m／s，themaximumthrustforceofthemotoriSas4．8N．Theexpecteddesignobjectivesareobtainedsuccess—fully．Keywords：l

5、inearpiezoelectricmotor；piezoelectricstack；double—footdriving；non—resonantvibra—tion；lOWfrequency0引言件，它在较小的电压驱动下能有较大的位移输出，近年来，国内外相继开展了关于压电驱动方定子无需共振即可使驱动足产生足够的振幅来驱面的研究，压电驱动器在精密驱动和精密定位领动动子，从而提高了电机的稳定性。本文是在南京域得到了广泛的应用，其中，压电直线电机以其定航空航天大学精密驱动研究所已有的研究成果基础上[s-TJ，针对共振带来的不利影响，以及单足驱位精度高、响应速度快、

6、结构简单、设计灵活等优动不能满足低频工作要求的情况，采用叠层压电点引起了很多学者的关注[1。]。陶瓷作为激励元件，设计试制了一种利用双足驱压电直线电机按照振动方式可以分为共振式动的低频大行程直线电机，以期满足日益增长的和非共振式两种。共振式压电直线电机是利用压工业用精密直线进给系统的需求。电元件的逆压电效应及超声振动原理将弹性体的微幅振动通过共振放大和摩擦耦合原理转换成动1电机结构和工作机理子宏观的直线运动。共振状态是一种不稳定状1．1电机结构态，定子的固有频率会随着温度等的变化而发生图1a为单定子结构图，其定子由驱动足、叠改变，导致工作频率漂移，而且在共振频率

7、附近，层压电陶瓷、柔性垫块、支架、弹性梁和预紧螺栓驱动频率的微小变化都会使电机的速度发生明显组成。两方向压电陶瓷对称布置并在空间上成变化，这极大地影响了电机的稳定性[4]。非共振90。正交。其中柔性垫块的作用是调整叠层压电式压电直线电机采用叠层压电陶瓷作为激振元陶瓷，使之能与驱动足表面很好地贴合。收稿日期：2013—05—15图1b为电机定子整体装配图，外形尺寸为基金项目：高等学校学科创新引智计划资助项目(B12021)；南64mm×42mm×34mm。电机采用两个并列结京航空航天大学基本科研业务费专项科研资助项目构的定子，两个定子通过销钉固定在盒式夹持装(NP

8、2012201。N$20