應(yīng)用案例

【概述】

2024年合肥工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布論文《一種改進(jìn)的V形單模線性超聲波馬達(dá)等效電路模型及新型驅(qū)動(dòng)模式》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2042高壓放大器，搭建超聲電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文提出了一種改進(jìn)的等效電路模型，考慮了真實(shí)的基于接觸的操作條件，其中引入了一種新的驅(qū)動(dòng)V形換能器的工作模式被采用。在基于接觸的邊界條件下，定子的機(jī)電耦合特性通過(guò)一個(gè)修改后的等效admittance型電路進(jìn)行建模，其中變量接觸剛度和損耗被表征在定子和轉(zhuǎn)子之間。摩擦驅(qū)動(dòng)機(jī)制通過(guò)一個(gè)可控硅整流電路來(lái)表征間歇性的驅(qū)動(dòng)特性，并從電路的角度初步表征了電動(dòng)機(jī)特性與基于接觸的運(yùn)行條件之間的非線性關(guān)系。通過(guò)參數(shù)識(shí)別和修改、損耗分配、admittance特性分析以及輸出和控制特性的評(píng)估，以SMLUMs為例，說(shuō)明了電路模型的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)

研究方向：超聲電機(jī)理論及應(yīng)用技術(shù)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：超聲電機(jī)是一種基于逆壓電效應(yīng)與機(jī)械共振原理，并直接通過(guò)定/轉(zhuǎn)子摩擦傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出的新型微特電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)部分通常需要100Vpp以上的超聲頻率正弦/方波電壓。所測(cè)試的超聲電機(jī)需要峰峰值在100Vpp-300Vpp范圍內(nèi)、頻率40kHz左右的正弦波或方波作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)采用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦/方波電壓信號(hào)，而后經(jīng)過(guò)ATA-2042功率放大器進(jìn)行功率放大，再施加到超聲電機(jī)定子壓電陶瓷的電極上，激發(fā)V形定子單模態(tài)振動(dòng)模態(tài)，進(jìn)而在驅(qū)動(dòng)足處形成斜線驅(qū)動(dòng)軌跡，利用摩擦傳動(dòng)機(jī)理，驅(qū)動(dòng)直線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)的高精密直線運(yùn)動(dòng)。

測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、ATA-2042高壓放大器、示波器、電流鉗、激光位移傳感器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)示意圖

圖：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)物圖

V形定子單模態(tài)直線超聲電機(jī)只需要單相高壓、高頻交變電壓激勵(lì)，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)。為了測(cè)試實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的電氣特性與機(jī)械特性，利用信號(hào)發(fā)生器、ATA-2042高壓放大器、示波器、電流鉗、激光位移傳感器等，測(cè)力計(jì)等搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)試電機(jī)的相電流、相電壓、輸出速度、步進(jìn)位移以及負(fù)載能力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)表明所搭建的由信號(hào)發(fā)生器、功率放大器等組成的驅(qū)動(dòng)部分可產(chǎn)生正弦/方波幅值與頻率可調(diào)的高頻驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)工作在單模態(tài)模式的V形定子直線超聲電機(jī)正常運(yùn)行。實(shí)測(cè)的電機(jī)機(jī)械特性表明：在200Vpp單相激勵(lì)電壓下，電機(jī)的空載輸出速度超過(guò)700mm/s，最大推力超過(guò)7N，最小開(kāi)環(huán)步進(jìn)位移達(dá)到3.56微米。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1.高電壓輸出能力——提供驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)高速高推力輸出

2.寬頻帶與高頻響應(yīng)——精準(zhǔn)匹配超聲頻率，保證單模態(tài)穩(wěn)定激發(fā)

3.低失真與波形保真——提升控制精度

【文獻(xiàn)】一種改進(jìn)的V形單模線性超聲波馬達(dá)等效電路模型及新型驅(qū)動(dòng)模式

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2042高壓放大器

圖：ATA-2042高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.wj539.com或撥打029-88865020。

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