基于单片机的超声电机驱动器研制+文献综述(3)
时间:2017-03-02 21:58 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
（4）断电自锁 超声电机依靠定子的逆压电效应受激振动产生摩擦传动，断电即停。断电时，由于定子与转子之间静摩擦力的作用，使电机具有较大的保持力矩，而不需要外加刹车装置。 （5）微位移特性 超声电机振动体的单位位移可以做到纳米量级，很适合用于精密微位移控制设备。 （6）运行无噪声 由于超声电机定子的振动频率是在人耳听不到的超声频段，因此超声电机运行十分安静[2]。 1.1.3 超声电机的应用 超声电机的这些优良特性使其被认为在机器人、计算机、汽车、航空航天、精密仪器仪表等领域有广阔的应用前景。近二十年来，超声电机已得到迅速的发展，新的驱动机理层出不穷，应用领域不断拓宽。 （1）镜头调焦系统 如日本佳能、尼康公司已将超声电机应用到其生产的 EOS 系列照相机的镜头调焦中，佳能提出了“光学驱动装置”、“关于照相机的快门装置”和“采用振动波电机的电动照相机”三项专利申请[10]。 （2）精密微动设备 超声电机响应快，定位调整频率高，当到达目标的瞬间，切断电源，电机立刻停止自锁，定位精度高。由于直接驱动负载，避免了使用齿轮减速机构而产生的振动、噪声、间隙、以及较大的转动惯量而产生的定位精度低的一系列问题。因此，使用超声电机作为坐标平台驱动源的效果较好。 （3）微位移设备 超声电机具有微位移的特性，其单位位移可以达到纳米量级，因此可将其用于细胞穿刺和光栅衍射刻线中等。 （4）机器人中的应用 超声电机被用于机器人的关节。目前机器人的发展日趋柔性化、轻型化和定位的高精度。加之机器人的应用场合多为低速度、非连续的运转，这些都是超声电机的优势所在。 （5）民用装置中的应用 由于超声电机运行无噪声，因此在一些民用装置用也得到了应用。日本东京都在医院、图书馆、剧院等对噪声比较敏感的公共场所采用超声电机作为窗帘机的驱动设备，取得了良好的效果。 1.1.4 超声电机的驱动技术 与传统电磁电机相比，超声电机有两个不同点： （1）超声电机必须工作在超声频域。根据各种电机不同的结构形式，要求驱动器能够输出频率在 20kHz~100kHz 的高频电压。 （2）由于压电材料具有容性负载的特点，不同于传统电机的感性或阻性负载，为了提高驱动电路效率，实现能量的高效转换，使换能器获得足够的功率，在驱动电源和换能器之间必须增加匹配电路。 图 1-1 是常见的超声电机驱动电路的系统框图，它由四部分组成：信号发生电路、分频分相电路、功放电路和变压器。信号发生电路通常产生频率可调的超声频率方波信号，经过分频相移电路产生相位差为 90°的两相信号，作为功放电路的控制信号。功放电路完成两个功能：功率放大和负载匹配。功率放大将控制信号放大。负载匹配则利用变压器和在换能器输入端接入的电感来实现，可以提高驱动电路和换能器间的能量传输效率，使换能器获得足够的功率；同时，匹配电路也可用来滤波，将方波转换为正弦波，减少高频谐波。外接的变压器则进一步升压，使超声电机能正常工作[1]。 图1-1 超声电机驱动电路系统框图 1.2 课题背景及主要内容 超声波电机运行原理的特殊性决定了驱动电源的特殊性，不同类型的超声波电机甚至同种类型不同规格的超声波电机的物理参数都存在较大差异，因而难以实现整个驱动器系统的通用化，。为尽可能提高驱动器的性能并降低成本，将驱动器按功能模块化是较为合适的解决方法。基于驱动器与电机特殊性质之间的紧密关系，了解电机的工作原理、特点采用合理的分析方法就显得异常必要。通过分析电机特性决定的驱动电路设计指标开展相应的设计工作，从而保证设计方案的正确性和可用性[19]。 (责任编辑：qin) |