单振子纵弯复合多自由度超声电机设计与分析

"这篇论文主要研究了纵弯复合多自由度超声电机的设计、工作原理及其优势，探讨了这种新型电机的结构与性能。 超声电机是一种利用超声波振动来驱动电机转子运动的装置，它在精密定位、微纳米操作等领域有广泛的应用。本文提出了一种创新的单振子多自由度超声电机设计，这种电机通过单一驱动足产生多自由度的驱动轨迹，从而使得转子能够在多个维度上进行运动。这一设计的关键在于，通过两个正交换能器的复合激励，可以实现驱动质点运动轨迹的大小和方向的矢量控制，进而产生三种不同方向的正交椭圆轨迹。这为实现精确的三维定位提供了可能。 作者们对十字交叉换能器进行了模态分析，探索了纵振和弯振的模态简并现象，这对理解电机内部振动模式和优化设计至关重要。通过建立驱动足的运动轨迹方程，他们深入分析了典型驱动方式下驱动足的运动规律，这有助于优化电机的驱动效率和控制精度。 实际研制的基于单振子纵弯换能器的多自由度球形超声电机，具备结构紧凑、输出力矩大、驱动过程简单的特性。与传统的多振子驱动形式相比，这种设计从根本上解决了各驱动振子间的相互干扰问题，提高了系统的稳定性和整体性能。 实验结果显示，该电机在绕X、Y轴旋转时，能够提供0.97N·m的输出转矩，最高转速可达nr/min；而在绕Z轴旋转时，输出转矩为0.27N·m，最高转速为"r/min。这些数据表明，这种新型超声电机在实际应用中展现出优秀的扭矩输出和速度控制能力。 这项研究为超声电机技术的发展提供了新的思路，其提出的纵弯复合多自由度超声电机设计有望在微纳米定位、精密仪器等领域发挥重要作用。" 这篇论文详细探讨了超声电机的结构创新、工作原理以及实验验证，对于深化理解和改进超声电机技术具有重要意义。