文献综述(或调研报告):
文献[1-3]分别介绍了双定子杆式弯曲型超声波电机、改进型共轴并联式超声波电机以及复合纵向振动模态的直线超声波电机这三种超声波电机。
文献[1]提出了一种采用双定子——三转子结构构造超声波电机的概念,将三个转子的力矩并联输出,即三转子同输出,希望起到提升电机输出转矩的目的。同时针对杆式弯曲型超声波电机存在的科学和技术上的问题,提出了锥面驱动的驱动模式。
文献[2]研制了一种改进型共轴并联式双定子双转子超声波电机。改进型共轴并联式超声波电机由一个转轴、两个定子和两个转子,以及安装固定底座和端盖组合而成。与传统行波型超声波电机相比,这一电机在保证驱动电源和直径不变的基础上,通过略微增加的体积,将输出转矩在理论上增加一倍。同时,通过对这种电机的样机进行实验检测,输出转矩较同型号超声波电机增加80%,表明该电机具有实际生产价值和广阔的应用前景。
文献[3]提出了一种采用一阶对称和反对称复合模态的新型直线超声波电机。该电机采用低刚度等腰三角形梁结构作为多传感器的连接梁,可以将传感器轴向位移转化为驱动足垂向位移,减少了传感器的振动干扰,达成了减小超声波电机的尺寸,获得良好的输出性能的目的。
文献[4-15]基于文献[1-3]提出了超声波电机的驱动电路。其中文献[4-7]中驱动电路采用了推挽型逆变电路;文献[8][9]中采用两相半桥式逆变驱动电路;文献[10]中采用了全桥逆变器。文献[12-14]中提出了利用LC谐振的无变压器式驱动电路。
文献[4]以圆柱定子超声波电机为基础,设计并制作了该超声波电机的驱动器。该驱动器主要包括两方面的内容:信号发生与调节电路的设计、驱动控制电路的设计,主要由信号频率发生电路、驱动信号的功率放大电路以及匹配电路构成。对于信号频率发生电路,设计了一款基于TI公司的相移谐振PWM控制器UCC3895的信号发生器。该发生器可以产生最高频率高达1MHz的方波信号并且具有可编程导通延时输出、自适应延时设置、双向同步振荡、电压电流控制方式可选、可编程软启动/停止等特性。对于驱动信号的功率放大电路,采用了推挽型逆变电路,该电路结构简单,适合低电压的超声电机驱动。对于匹配电路,采用串联电感匹配,该匹配电路由于可以独立的考虑谐振匹配和阻抗匹配,故设计较为简单。最后,以圆柱杆式超声电机为基础对设计的超声波电机驱动器的各项性能和指标进行仿真和实验,实验结果得出其性能良好,达到了设计要求。
文献[5]在文献[4]的基础上增加了位置检测与归零技术,并采用DSP芯片作为超声波电机驱动电路的控制器,实现了多种控制和软、硬件结合。文中针对某专用超声波电机组设计的驱动电路由三部分组成,即:驱动、控制和位置检测及归零。其中控制部分采用TI控制功能最强、速度快的TMS320LF2407ADSP芯片作为驱动电路的核心控制芯片,由其负责电机驱动信号的产生和电机的分时运行控制。功率驱动和升压部分和文献[4]中一样采用推挽式逆变电路,同时还采用了非接触式脉冲输出的位置归零控制的技术。
