一个紧的多自由度压电电机,具有很大的行驶能力
Syed Asad Maqbool1,2, Muhammad Touqeer1,2, Behnam Esmaeilzadeh1,2
1Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, People's Republic of China.
一种新的多度自由度压电机在紧的设计中提供了高精度和大行程. 这种压电电机 (PEM) 实现了精确的X-Y轴运动,展示了在狭窄空间中先进应用的潜力.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 机械工程 机械工程
- 机器人和控制系统 机器人和控制系统
背景情况:
- 高精度的运动控制对于先进的科学仪器和微操作任务至关重要.
- 现有的压电机往往在行驶范围,精度或结构紧性方面面临限制.
- 多度自由度 (MDOF) 执行器的开发对于复杂的定位要求至关重要.
研究的目的:
- 引入一款具有大行程和高精度的新型MDOF压电电机 (PEM).
- 为PEM设计一个紧而坚固的结构,适合在狭窄空间的应用.
- 调查开发的电机的操作特性,包括步骤大小,电压-电压线性和歇斯底里.
主要方法:
- 电机设计采用四个平行压电管 (PT) 具有牙波形和X-Y轴运动的时间延迟控制策略.
- 一个移动的板是精确指导的蓝宝石球由立方体弹支持对称的运动.
- 对每个PT应用的个别驱动信号会诱导受控的曲和板位移的恢复.
主要成果:
- 在一个紧的33 × 33 × 30 mm3结构中,MDOF PEM实现了10 × 10 mm2的行程范围.
- 步骤大小在0.53至6.23μm之间,与驱动电压 (±30至±180V) 有线关系.
- 证明了最小的hysteresis (5.2%X轴,4.16%Y轴),高负载能力 (120g) 和稳定的12小时连续运行.
结论:
- 新的MDOF PEM提供了一种独特的组合:大行程,高精度和紧,刚硬的设计.
- 该电机的性能特性,包括步骤大小控制和低歇斯底里,证实其适用于精密应用.
- 这种压电电机是限制环境的有希望的执行器,例如小孔超导磁铁,使先进的成像和测量功能成为可能.
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