超声波电机原理与设计

　　本书是有关超声波电机原理与设计的专著，是以东南大学“超声波电机及其控制研究”课题组近十多年来的科学研究工作为基础编著而成。内容涉及超声波电机的原理、设计理论与方法、性能分析模型、驱动控制系统、样机制造和测试等各个方面。书中的大部分内容是作者们科研成果的总结。全书共分11章，书中对各种结构超声波电机的原理、分析和设计方法，驱动控制系统、样机设计和制作、测试原理和方法等一一做了相应的介绍。第1章是绪论，对超声波电机及应用的研究历史、现状和未来作了介绍和展望；第2～4章对超声波电机的基础理论和数学模型进行了介绍；第5～7章对行波超声波电机的分析设计及其驱动控制进行了介绍；第8章介绍了圆柱定子超声波电机；第9章介绍了步进超声波电机；第10章介绍了直线超声波电机；第11章对超声波电机的样机制作主要技术、测试技术及测试结果进行了介绍。本书可供从事超声波电机研究及其应用的科技人员和高等学校有关专业教师阅读参考，特别适于作为电气工程、机械振动、自动控制等专业研究生、本科高年级学生和工程技术人员的科研参考资料，也可作为了解和掌握超声波电机的专门教材和教学参考书。

暂缺《超声波电机原理与设计》作者简介

前言
主要符号表
第1章绪论
1.1超声波电机及其控制的发展历史与现状
1.1.1超声波电机的发展简史
1.1.2超声波电机控制技术的发展简史
1.1.3超声波电机的研究现状
1.2超声波电机的分类
1.2.1驱动方式
1.2.2机械振动获取方式
1.2.3定转子接触方式
1.2.4定子表面椭圆运动获取方式
1.3超声波电机的特点和应用
1.3.1与传统电磁电机的比较
1.3.2超声波电机的特点
1.3.3超声波电机及其驱动控制存在的不足
1.3.4超声波电机的应用
参考文献
第2章压电陶瓷和压电振子的特性
2.1压电陶瓷及压电效应
2.2压电方程
2.2.1介电特性
2.2.2弹性特性
2.2.3机电耦合
2.2.4振动模态
2.2.5压电方程
2.2.6描述压电材料物理特性的重要参数
2.3压电振子及其等效电路.
2.3.1压电陶瓷的系统方程
2.3.2等效电路模型
2.3.3压电振子的谐振特性分析和参数辨识
2.4圆板的振动分析
2.4.1圆板的自由振动
2.4.2圆板内的行波运动
参考文献
第3章行波超声波电机的运动机理
3.1行波超声波电机的结构
3.2行波超声波电机的运动分析
3.2.1定子行波的产生
3.2.2定子表面质点的椭圆运动轨迹分析
3.2.3共振频率与共振振幅的计算
3.3行波超声波电机的定转子间接触模型
3.3.1线接触.库仑摩擦模型
3.3.2面接触.库仑摩擦模型
3.3.3赫兹接触模型
3.4行波超声波电机的等效电路分析
3.4.1机械系统一电学系统的对应关系
3.4.2自由定子单相等效电路
3.4.3整体等效电路
3.5极限性能估计
3.5.1性能限制因素
3.5.2极限性能估计
参考文献
第4章行波超声波电机的运动方程及其仿真
4.1定子模型的基本假定和运动方程
4.1.1应变一应力关系
4.1.2应变一位移关系
4.1.3电场一电压关系
4.1.4电能所做的功
4.2定转子的接触界面模型
4.3转子的运动方程
4.4行波超声波电机系统的数学模型及仿真
4.4.1数学模型
4.4.2系统的模型仿真
4.5超声波电机接触模型仿真
4.5.1接触模型
4.5.2模型仿真
4.5.3实验结果
4.6定子的有限元分析及仿
4.6.1有限元分析方法
4.6.2超声波电机定子的有限元分析
4.6.3帘子的横态分析
4.6.4定子的谐响J匝分析
4.7黏结层对定子振动的影响
4.7.1黏结层厚度对振动模态的影响
4.7.2厚度对表面质点运动影响
参考文献
第5章环形行波超声波电机的分析与设计
5.1超声波电机的分析方法
5.1.1等效电路方法
5.1.2解析方法
5.1.3有限元方法
5.1.4超声波电机分析中的技术难点
5.2环形行波超声波电机的设计方法
5.3一种环形行波超声波电机的综合设计方法
5.4环形行波超声波电机定子的设计
5.5环形行波超声波电机转子的设计
5.5.1转子的柔性
5.5.2定转子径向弯曲配合
5.5.3摩擦层的设计
5.6设计方法的应用
参考文献
第6章行波超声波电机的驱动
6.1行波超声波电机驱动电路特点
6.2开关逆变型驱动电路
6.2.1三种开关驱动电路
6.2.2推挽型开关驱动电路的设计
6.3线性放大型驱动电路
6.4超声波电机的电匹配
6.4.1匹配电路及其对超声波电机共振性能的影响
6.4.2匹配电路的实现
6.5谐振升压式驱动电路
参考文献
第7章行波超声波电机的控制
7.1行波超声波电机的控制特点及控制策略
7.1.1行波超声波电机的控制特点
7.1.2行波超声波电机的控制策略
72行波超声波电机的速度控制
7.2.1行波超声波电机速度稳定性控制
7.2.3行波超声波电机速度精确控制的算法实现
7.3行波超声波电机定位控制
7.4两自由度机械臂的超声波电机控制系统
参考文献
第8章圆柱定子超声波电机的分析与设计
8.1栓固定兰杰文振子
8.2圆柱定子弯曲振动超声波电机的分析与设计
8.2.1圆柱定子超声波电机结构特点与运行机理
8.2.2短圆柱定子超声波电机的分析与设计
8.2.3短圆柱定子超声波电机优化设计与性能测试
8.3圆柱定子纵.扭复合振动超声波电机的分析与设计
8.3.1圆柱定子纵.扭复合型超声波电机的基本结构
8.3.2圆柱定子纵.扭复合型超声波电机定子表面椭圆运动的形成及运动机理
8.3.3圆柱定子纵.扭复合型超声波电机结构的设计
8.4圆柱定子球转子多自由度超声波电机的分析与设计
8.4.1圆柱定子三自由度球转子超声波电机研究的意义及存在问题
8.4.2圆柱定子三自由度球转子超声波电机理论分析
8.4.3圆柱定子三自由度球转子超声波电机的任意两相的几何学运动机理
8.4.4圆柱定子三自由度球转子超声波电机的合成运动轨迹
8.4.5圆柱定子三自由度球转子超声波电机的定子阻抗特性
8.4.6圆柱定子三自由度球转子超声波电机的驱动控制
8.4.7基于DsP的圆柱定子三自由度球转子超声波电机的驱动控制
8.4.8圆柱定子三自由度超声波电机的应用
参考文献
第9章步进超声波电机的分析与设计
9.1自校正超声波电机的发展和特点
9.2同相驱动的超声波电机
9.2.1工作原理
9.2.2结构设计
9.3多相式步进超声波电机的机理与设计
9.3.1步进运动机理
9.3.2步进超声波电机的设计
9.3.3定子的有限元分析
9.4多相步进超声波电机的参数优化设计
9.4.1半步驱动的多相步进超声波电机的原理
9.4.2大步距角控制
9.5步进超声波电机的驱动控制和实验
9.5.1步进超声波电机的驱动
9.5.2步进超声波电机的控制
9.5.3步进超声波电机的试验
参考文献
第10章直线超声波电机的分析与设计
10.1直线超声波电机简介
10.2模态耦合型直线超声波电机
10.2.1模态耦合型直线超声波电机基本结构
10.2.2模态耦合型直线超声波电机的运行机理
10.2.3模态耦合型直线超声波电机共振模态的简并
10.3驻波型直线超声波电机
10.3.1直线超声波电机的运动机理
10.3.2直线超声波电机动子梁的振动分析
10.3.3实验验证
参考文献
第11章超声波电机的制造技术及测试技术
11.1超声波电机的制造技术
11.1.1工艺流程
11.1.2工艺要求
11.1.3黏结过程
11.1.4引线过程
11.1.5装配过程
11.1.6时效处理
11.2超声波电机的测试技术
11.2.1自由定子的阻抗测试
11.2.2压电陶瓷参数的测量
11.2.3定子的振型和振幅测量
11.2.4转子预压力测量
11.2.5阻抗自动测试系统
11.2.6性能测试
11.2.7噪声测试
11.3性能测试结果及实验分析
11.3.1自由定子的动态阻抗测试
11.3.2振动测量
11.3.3阻抗特性测试结果及分析
11.3.4超声波电机的性能测试
参考文献
附录A
附录B