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直线超声电机具有体积小、重量轻、响应快、低噪音、不受电磁干扰和位移分辨率高等特点。因而,直线超声电机在航空航天、武器装备和精密仪器工程等领域应用前景广阔。
柔性夹持装置是用于电机定子与动子连接的重要构件,它的特性与电机的输出特性息息相关。目前限制直线超声电机推广的主要因素是其稳定性差和输出力小,本课题开展柔性夹持装置的研究目的旨在简化电机结构,改善电机输出性能。概括起来,本文的主要研究内容和研究成果有下面两部分组成:
1)提出一种带有柔性铰链的直线超声电机夹持元件,它的两边和中间带有圆弧柔性铰链的结构。论文利用有限元方法分析了柔性铰链的变形量与预压力的关系。研究表明,直线超声电机的夹框的位移量随预压力变化呈现线性关系,并与计算结果吻合。柔性夹持元件装配的定子没有干扰模态、两相模态一致性好,并具有线性的边界条件。
2)提出超声电机定子和夹持元件一体化设计的方法。该方法将V形直线超声电机的驱动足、配重块和夹持元件设计成为一个定子的整体结构,把夹心式电机改成贴片式电机。其中的夹持元件由柔性铰链构成,以代替弹簧元件起弹簧作用。有限元方法被用来优化定子的结构,以保证两相振动模态的一致性。并进行实验验证。得到一体化设计的直线超声电机尽管输出力小了,但是定子的振动特性更好,运行速度更高。