多工作模式压电直线电机的设计与研究
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TM35;TM356;TM359.4

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(国家自然科学基金资助项目(51375224,51775260,51705236,51575470)


Design and Research of a Novel Piezoelectric Linear Motor with Multiple Working Mode
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    摘要:

    提出了拥有多种工作模式的新型非共振式压电直线电机。对电机的核心部件定子结构进行了设计与建模,分析了其在3种工作模式(连续作动模式、交替步进模式以及单步作动模式)下的作动机理。对电机的布置形式、夹持机构以及预压力机构进行了设计与研究,利用有限元软件辅助分析了结构的机械强度。制作样机并分别在3种工作模式下进行了一系列实验。实验结果证明了多工作模式的可行性:在连续作动模式下施加电压为100 V、频率为100 Hz的正弦信号,电机输出速度为446.4μm/s;在交替步进作动模式下施加电压为100V、频率为100 Hz的方波三角波信号,电机输出速度为6 031μm/s;在单步作动模式下,电机作动单步步距小于同等条件下交替步进模式步距,当施加电压为30V、频率为1Hz脉冲信号时,其平均步距约为333.33nm。新型直线电机可以适应多种不同场合的工作需求。

    Abstract:

    A novel non-resonant piezoelectric linear motor with multiple working mode is proposed in the paper. Design and modeling of the stator is presented and the working mechanism of three working mode are introduced. The three working mode is continuous actuation mode, alternative step actuation mode and one-step actuation mode. With the help of finite element method (FEM) software, the arrangement of motor, clap mechanism and preload mechanism are designed and researched. The prototype is manufactured to validate the feasibility of motor under the three working mode. Experiment results show that, the velocity of motor is 446.4μm/s under sine signal with a voltage of 100 V and a frequency of 100 Hz in continuous actuation mode. In alternative step actuation mode, the velocity of motor is 6031μm/s with a voltage of 100 V and a frequency of 100Hz. In one-step actuation mode, the average step distance is 333.33 nm with a voltage of 30 V and a frequency of 1 Hz. The novel linear motor can meet different demands under multiple situation.

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  • 在线发布日期: 2019-08-26
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