超声电机技术与应用

前言

第1章绪论

1．1超声电机的发展

1．2超声电机的特点及其分类

1．3超声电机与电磁电机的比较

1．4超声电机的应用和发展趋势

参考文献

第2章弹性体的固有振动

2．1均匀梁的固有振动

2．2均匀薄板的固有振动

2．3圆柱壳体的固有振动

参考文献

第3章弹性体的强迫振动

3．1单自由度系统强迫振动特性

3．2均匀杆的纵向强迫振动

3．3均匀梁的横向强迫振动

3．4均匀薄板的强迫振动

3．5在弹性体中传播的波动

3．6模态转换及其应用

参考文献

第4章机械摩擦及超声电机用的摩擦材料

4．1机械摩擦

4．2超声电机用的摩擦材料

4．3摩擦材料对超声电机性能的影响

4．4摩擦材料性能测试及其耐磨性试验

参考文献

第5章压电材料及其在作动器上的应用

5．1压电材料的分类

5．2压电材料的性质与压电方程

5．3压电振子的振动模式

5．4压电陶瓷材料的主要参数及其测量

5．5超声电机用的压电陶瓷材料

5．6压电材料及其在作动器上的应用

参考文献

第6章行波型旋转超声电机的机电耦合模型

6．1行波型旋转超声电机的运动机理

6．2基于子结构法的定子半解析机电耦合模型

6．3定／转子接触模型

6．4行波型旋转超声电机的机电耦合模型及仿真

参考文献

第7章行波型旋转超声电机的设计与制造

7．1结构设计及其材料的选取

7．2压电陶瓷元件设计和采用等分的极化分区

7．3定子模态分离技术

7．4定子两相模态频率一致性调节方法

7．5柔性转子设计

7．6超声电机等效电路模型及其应用

7．7行波型旋转超声电机设计的一般过程

7．8行波型旋转超声电机制造技术

参考文献

第8章杆式行波型旋转超声电机

8．1杆式行波型超声电机的发展

8．2单自由度杆式电机定子的结构和运动机理

8．3单自由度杆式电机定子的优化设计

8．4单自由度杆式电机的性能仿真

8．5多自由度杆式电机的运动机理

8．6多自由度杆式电机定子的优化设计

8．7多自由度超声电机的性能测试

8．8多自由度超声电机的驱动与控制技术

参考文献

第9章纵扭复合型超声电机

9．1纵扭复合型超声电机的研究现状

9．2振子多模态型超声电机

9．3振子单模态型超声电机

9．4模态转换型超声电机

参考文献

第10章直线型超声电机

10．1直线型超声电机的发展

10．2基于面内模态的直线型超声电机

10．3基于面外模态的直线型超声电机

10．4双驱动足大推力直线型超声电机

10．5惯性式直线型超声电机

10．6直线型超声电机的并联技术

参考文献

第11章步进超声电机

11．1可调步距型步进超声电机

11．2定步距型步进超声电机

11．3纳米步距型步进超声电机

参考文献

第12章其他类型压电电机

12．1非接触型超声电机

12．2离合器耦合传动型压电电机

12．3直线型表面波电机

参考文献

第13章超声电机驱动技术

13．1频率发生器

13．2分频分相器

13．3基于DDs正弦信号发生器

13．4驱动信号的功率放大技术

13．5超声电机脉冲变压器的设计

13．6匹配电路对超声电机性能的影响

13．7市电驱动的超声电机驱动器

13．8无变压器式谐振升压电路

13．9超声电机驱动技术的发展趋势

参考文献

第14章超声电机控制技术

14．1超声电机控制的分类

14．2超声电机调速机理与控制方式

14．3超声电机稳定性控制技术

14．4超声电机的伺服控制技术

14．5超声电机控制技术的发展趋势

参考文献

第15章超声电机试验技术

15．1零／部件模态试验

15．2预压力试验

15．3瞬态特性试验

15．4机械特性试验

15．5环境试验

15．6寿命试验

参考文献

第16章超声电机在工程中的应用

16．1在照相机、手机等精密装置上的应用

16．2在大型结构系统中的应用

16．3在工程中的应用前景

参考文献

主要符号表

附录

　　超声电机是20世纪80年代迅速发展和应用的一种新型微电机。它与传统的电磁电机的工作原理不同，是一种基于压电效应和超声振动的高新技术产品。本书总结了国内外的创新和成果，并在此基础上，突出了自己的特色，比如特别介绍了超声电机与控制技术方面的知识，此外，还收录了相关的各种实验，以飨读者。　　本书从振动和波动理论出发，全面而系统地阐述了超声电机的运动机理、机电耦合模型、结构参数优化设计、驱动与控制技术，深入而完整地总结了著者及其团队15年来在超声电机技术方面的发展与创新。全书共16章。第1章为绪论；第2～5章为研究超声电机技术的基础知识；第6～14章介绍各类超声电机及其驱动器，是全书的重点；第15章为超声电机试验技术；第16章为超声电机在工程中的应用。　　本书不仅总结了超声电机的系统的理论和方法，而且也反映了著者及其团队在试验研究和工程应用方面所做的工作和积累的经验。　　本书适于从事超声电机或作动器研究、设计和应用的工程技术人员参考，并可作为高等院校精密工程或精密驱动等相关专业的博士和硕士研究生教学用书。【作者简介】　　赵淳生，中国科学院院士，南京航空航天大学教授．机械工程专家．1938年11月生于湖南衡山．1961年毕业于南京航空学院飞机系．1984年获得法国巴黎高等机械学院工程力学博士学位．2005年当选为中国科学院院士．=现任南京航空航天大学精密驱动研究所所长．兼任《振动、测试与诊断》主编、《微电机》副主编、(《光学精密工程》顾问、《中国电机工程学报》、《压电与声光》、《微特电机》等学报编委。长期从事振动工程技术和应用研究．在振动模态参数识别、多点激振和测量技术、机械故障诊断技术、电动式激振器设计与应用等领域取得了丰硕的成果。近t5年来．潜心研究超声电机技术．在新到招声申机运动机理．机电耦合模型、结构参数优化设计．驱动与控制技术等方面总结和提出了系统的理论和设计方法，研发了杆式．环式和圆板式行波型、自校正驻波型、直线型、纵扭复合型、步进型、非接触型和多自由度型等20余种具有自主知识产权的超声电机及其驱动器．授权和申请国家发明专利35项。并有多种超声电机已在科研、生产和国防上应用。出版著、译作有《机械振动参数识别及其应用》、《工程师机械振动学》、《模态试验：理论与实践》和《超声电机技术与应用》等，发表学术论文300多篇。共获国家级和省部级科技奖17项．其中国家技术发明二等奖1项、四等奖1项，国家科技进步三等奖1项，国防科技一等奖1项。先后荣获江苏省优秀教育工作者和先进科技工作者．国防系统先进工作者．总装备部先进工作者．江苏省十大杰出专利发明人和南京市十大科技之星等称号。