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《超聲電機的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所壓電驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀(超聲電機)南京航空航天大學(xué)精宻驅(qū)動研究所南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所課程內(nèi)容一、壓電驅(qū)動技術(shù)的內(nèi)涵二、超聲電機的原理及特點三、超聲電機的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀四、超聲電機的分類五、超聲電機的應(yīng)用六、南航超聲電機枝術(shù)的發(fā)展南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所現(xiàn)代的驅(qū)動技術(shù)主要由驅(qū)動器與控制系統(tǒng)組成?,F(xiàn)代驅(qū)動技術(shù)主要分為兩大類:一類為電磁式的,另一類則為非電磁式的。電磁類,它的驅(qū)動器包括傳統(tǒng)改進(jìn)型的電磁驅(qū)動器與新發(fā)展型的電磁驅(qū)動器。它們中有旋轉(zhuǎn)的、直線的、磁浮的、電磁發(fā)射的等等。非電磁類,它的驅(qū)動器包括壓電的、磁致伸縮的
2、、記憶合金的、超導(dǎo)的、靜電的、光驅(qū)的、金屬氫化物的等等。智能材料集感知、驅(qū)動和信息處理于一體,形成類似生物材料那樣的具有智能屬性的材料,具有自感知、自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)等功能。南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所1.超聲電機(Ultrasonicmotor,Ultrasonicwavemotor,Piezoelectricmotor,Piezomotor,USM):?20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種全新概念的微特電機;?它是振動和波動學(xué)、材料科學(xué)、電力電子、自動控制和超精加工等多個學(xué)科發(fā)展和綜合的結(jié)晶;?突破了傳統(tǒng)電機的概念:傳統(tǒng)電機電磁效應(yīng)超聲電機逆壓電效應(yīng)+超聲振動壓電效應(yīng)
3、逆壓電效應(yīng)南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所超聲電機電磁型電機結(jié)構(gòu)分解圖??分解?結(jié)構(gòu)分解圖南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所2.運動機理直流電源逆壓電效應(yīng)SinωtGND頻率發(fā)生器分頻分相器功放/匹配器超聲電機Cosωt頻率自動跟蹤器AB南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所+=?A(,)rR???()sinrn?B(,)rR???()cosrnwW?0sin(kxt??n)wrtA(,,)??WRrA()sincosn??ntw(r,?,t)?WR(r)cosn?cos(?t??)BBn南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所轉(zhuǎn)子橢圓運動橢圓運動行波定子運動機理計算機仿真南京航空航天大
4、學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所3.超聲電機的特點**扭矩扭矩//重量比大(為電磁電機的重量比大(為電磁電機的55--1010倍倍));;**不需減速齒輪箱,就能實現(xiàn)低速大扭矩;不需減速齒輪箱,就能實現(xiàn)低速大扭矩;南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所低速大扭矩輸出直流電機與超聲電機負(fù)載特性和效率的比較直流電磁電機適合小力矩、高速運轉(zhuǎn)的應(yīng)用場合,要驅(qū)動負(fù)載需要增加齒輪箱來減速、增矩。超聲電機適合大力矩、低速運轉(zhuǎn)的場合,可直接驅(qū)動負(fù)載。南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所**響應(yīng)快響應(yīng)快((毫秒級毫秒級)),控制性能好;,控制性能好;電磁電機超聲電機響應(yīng)特性的比較快速響應(yīng)演示裝置超聲電機分辨率:0.
5、79”伺服電機分辨率:9.89”步進(jìn)電機分辨率:25.5”南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所*斷電自鎖超聲電機電磁電機南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所**電磁兼容性好;電磁兼容性好;**噪聲?。ㄔ谠肼曅。ㄔ?00100毫米之內(nèi),毫米之內(nèi),<45<45分貝);分貝);**可在真空和高可在真空和高//低溫下工作;低溫下工作;**形狀多樣化:圓形、方形、圓環(huán)形和圓柱形等;形狀多樣化:圓形、方形、圓環(huán)形和圓柱形等;*超聲電機的效率不隨尺寸減小而下降。南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所三、超聲電機的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀BA國外1、概念提出階段(20世紀(jì)40年代-70年代)(1)BaTiO陶瓷的
6、制備技術(shù)3(2)1948年Williams和Brown申請第一個“壓電馬達(dá)”專利(3)1961年Bulova公司利用彈性振動驅(qū)動鐘表(4)1973年IBM公司的Barth提出超聲電機方案南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所三、超聲電機的發(fā)展歷史2、樣機研制階段(20世紀(jì)80年代前期)(1)1982年Sashida提出駐波旋轉(zhuǎn)超聲電機,解決了驅(qū)動問題;(2)1983年Sashida提出行波旋轉(zhuǎn)超聲電機,解決了穩(wěn)定性問題;(3)1985年Sashida提出直線超聲電機方案:環(huán)梁式和直梁式。U南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所三、超聲電機的發(fā)展歷史3、商品化階段(1987年至今)(1)S
7、ashida創(chuàng)建Shinsei公司,正式把行波超聲電機作為商品出售;(2)Canon公司把桿式行波超聲電機應(yīng)用到EOS(電子光學(xué)系統(tǒng))相機鏡頭的調(diào)焦系統(tǒng);(3)各類不同原理、不同形式、不同性能的超聲電機被研發(fā)和應(yīng)用。南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)研究所三、超聲電機的發(fā)展歷史國內(nèi)起源于20世紀(jì)90年代,至今尚無大規(guī)模的工程化應(yīng)用。(1)清華大學(xué)的微型電機(2)浙江大學(xué)的縱/扭電機(3)吉林大學(xué)的精密驅(qū)動器(4)哈工大的專用摩擦材料(5)南航大的超聲電機技術(shù)南京航空航天大學(xué)精密驅(qū)動技術(shù)