脉冲式压电直线超声电机的动力学分析

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压电驱动器(Piezoelectric Actuator)是利用压电陶瓷的逆压电效应,将电能转换为机械能输出的机电转换元件。叠层型压电陶瓷致动器以输入电压低、变形大、输出力大、响应快、位移可重复性好等优点得到了广泛的应用,具有广阔的市场前景。直线型超声波电机在小型、精密的直线运动装置的驱动和控制方面有着广泛的应用前景,在机器人、医疗、精密仪器仪表等高新技术领域,发挥着传统电磁式电机难以替代的作用。其中脉冲式压电直线超声电机利用压晶体的逆压电效应和惯性位移原理,由定子的轴向变形,通过摩擦力作用,以惯性位移的形式来传递运动,可用于移动电话、医疗器械等领域,是近年来的一个研究热点。   本文主要对压电叠堆位移放大致动器和脉冲式压电直线超声电机做了一些相关的探讨,主要研究内容和成果如下:   1.介绍了压电驱动器和直线型超声电机的发展历史及国内外研究现状,阐述了本论文的研究意义,在此基础上确定了本文的研究内容和方向。   2.从压电效应、压电材料和振动理论入手,介绍了叠层型压电陶瓷致动器的基本理论,建立了叠层型压电致动器机电耦合动力学模型,并对其进行了有限元分析。   3.研究了压电叠堆位移放大致动器的动态位移特性,尤其是基于动态投影栅线法的动态位移特性分析,采用有限元方法对位移放大机构进行建模分析。   4.介绍了脉冲式压电直线超声电机的结构和运行机理,同时对其定子压电复合换能器进行了弯曲振动分析,并采用有限元分析软件ANSYS分别对定子进行静力学分析、模态分析和振动响应分析。
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