这主要是因为压电元件具有单位体积(质量)产
发布时间:2019-07-19 06:16

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  振动马达又叫振动电机,它的工作原理是用动力源与振动源结合为一体的激振源,在转子轴两端各安装一组可调偏心块,利用轴及偏心块高速旋转产生的离心力得到激振力。

  振动电机的发热变化是用温升而不是温度来形容的,当振动电机运转时温升突然升高或超过最高工作温度时,说明出现故障,原因有电压过低、单相运行、相间短路或轴承缺油、紧固螺栓松动等。

  根据电动机按结构及工作原理的不同,可分为直流电动机,异步电动机和同步电动机。

  2、异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

  3、直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。

  展开全部振动马达的工作原理:在马达转子轴两端各安装一组可调偏心块,利用轴及偏心块高速旋转产生的离心力得到激振力,从而产生振动。振动马达是动力源与振动源结合为一体的激振源。

  振动马达的激振力可以无级调节,使用方便。XJD、JZO、YZU、VB,XVM,YZO、 YZS、YZD、TZD ,TZDC等型号的振动马达为通用型振动马达。可以应用于一般振动机械,如:振动破碎机、振动筛分机、振动打包机、振动落砂机、振动造型机、振动打桩机、振动提升机、振动充填机、料仓的振动破拱防闭塞装置等等。振动马达广泛应用在水电建设、火力发电、建筑、建材、化工、采矿、煤炭、冶金、轻工等工业部门。

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  摘 要:分析了平板式二自由度压 电马达的工作原理,对压电振子的振动与运动特性的关系进行了探讨。并利用有限元计算方 法对振子的振动模态进行了计算,对马达工作时振子的振动模态与结构的关系有了进一步理 解和认识。

  压电超声马达作为一种新型的驱动装置,近年来研究工作非常活跃。这主要是因为压电元件具有单位体积(质量)产生的输出功率、扭矩及发生力大,无电磁干扰,具有较好的响应性,可控性好等到特点。所以,在微小型机械上压电超声马达有着广泛的应用前景。目前国外已有应用压电超声马达驱动的照相机问世,压电马达的产品也已批量生产。

  但目前的压电超声马达都是单自由度运动的驱动机构,如旋转式马达是绕固定轴线转动,直线移动马达是沿某一固定方向运动。对此,本文提出一种新型的矩形板二自由度压电马达,阐明了它的驱动原理,并对马达的驱动部分——矩形板压电振子的运动特性进行了分析和计算。

  首先对单自由度压电马达振子的工作特性进行分析〔2~4〕。图1为四凸起矩形板复合振子,其工作形式是当在压电陶瓷元件上外加交流电场时,压电陶瓷将产生长度方向的伸缩振动变形,同时带动矩形钢板产生共振,当矩形板的振型为B43模态(长 度方向有4条节线条节线所示。则设计在平板上的4个凸起由 于长、宽两个方向复合振动的作用,其顶端的质点将产生类似椭圆的轨迹(见图3),此时在凸起上放置从动 件,则从动件将产生单方向的运动,从微观上讲,运动是间断的,但因为振子的共振频率很 高(一般在20 kHz以上),所以宏观上能够形成单方向的连续运动。

  矩形板二自由度压电马达具有可形成二个自由度方向运动的特点。因此,设计成如图 4所示的球形转动体驱动机构。

  图5为二自由度矩形板复合振子的结构图。该复合振子的结构图和图1的结构相似,也是由 矩形钢板和压电陶瓷粘结制作,而且在矩形钢板的上表面也有4个凸起,但是凸起的位置和 方向有区别。这种区别可以使振子为B32振型时(长度方向观察3条节线条节线凸起将驱动其上的球体绕轴线条节线条节线凸起将驱动球体沿与B 32振型驱动时转动,见图4中的ω24。

  综上所述,在不同的振型下,振子可以驱动球体绕互相垂直的两个轴线转动,形成两个旋转自由度的驱动机构。

  从以上分析可知,要想形成二自由度压电马达,关键是保证图5的压电振子 能够具有B32和B23振 型。在B32振型时(见图6),振子上的凸起1、3在长 度方向观察处于节线上,从该方向观察处于凸起做左右摆动;在宽度方向上观察凸起1、3 处于波峰上,振动过程中上、下运动。两个方向运动的复合,则凸起1、3的顶端将产生椭 圆运动(见图3)。而在B32振型时,振子上的凸起2、4在长度方向观察其中心 处于节线上;在宽度方向观察其中心处于节线上。因此,在该振型振动时,凸起2 、4的中点因位于两节线的交叉点上,就不会产生运动。同理,振子在B23振型时 (见图6)凸起2、4顶端将产生椭圆运动,凸起1、3因中点位于节线交点上,也不会产生运动(实际上由于其他部位的运动,会有一定的牵连运动,但因2、4与凸起运动相比,位移较小)。

  但作为具体结构尺寸的振动分析,因为矩形板振子不是理想化的形状,所以难以得到解析解 ,因此可利用有限元计算程序进行压电振子的振动分析。

  首先分析矩形板长×宽×厚为20 mm×20 mm×1 mm,凸起高×长×厚为2 mm×2 mm×1 mm的振子结构。有限元网络分割图和B32、B23 的主体示意图如图7所示。从图中可知B32、B23振型的变形(图中变形 为放大示意图),与定性分析的结果相类似。但是,因为该振子为方形对称结构,所以,B 32、B23振型的固有频率相同。材料参数为:密度7800 kg/m3;弹性模量2.1×106 kg/m2;泊松比0.30时,B 32、B23振型固有频率的有限元计算结果皆为35.740 kHz。即在理论上,当激振频率为35.740 kHz时,该振子可能产生B32振型,也可 能出现B23振型。实际上由于材料本身的差异、加工尺寸等原因引起的,作为具体 结构的振子,在某一固有频率时,仅出现某一固定振型。但是对于对称结构,就不能事先确定。

  为此,将振子改为长宽非对称结构。即矩形板为22 mm×20 mm×1 mm,凸起 结构位置不变。有限元网格分割如图8所示,B32振型的变形如图9所示。由长度方向观察的图形,可看到3条节线;由宽度方向观察的图形,可看到2条节线。 该振型固有频率的计算值为29.947 kHz。

  图10为图8振子的B32振型变形示意图,同图9类似,但在长度方向可看到 2条节线条节线。因此,驱动用的凸起和图9的不同。该振型的固 有频率计算值为35.985 kHz。

  从图8~10可知,通过采用适当改变几何参数的方法,能够有效地改变振子的固有频率, 使理论上重合的振型(固有频率相同的振型)的固有频率值分开。频率值分开后,则可通过 改变驱动电源的频率,使压电振子按照不同的振型振动变形,达到所要求的运动形式。

  本文在分析矩形板单自由度压电马达振子的工作机理的基础上,提出一种二自由度马达,阐 明了马达的工作原理,对其矩形板振子的振动特性进行了分析,并利用有 限元计算程序对其振动模态进行了分析计算,指出当振子在B32和B23振型下,能够实现二自由度的运动。

  通过利用有限元程序的分析和计算,得出采用长宽非对称的结构能够达到B32、B 23振型的固有频率值的差别,为进一步的设计与试验工作建立了理论依据。

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