邢继春　张　楠　李　冲

燕山大学，秦皇岛，066004



旋转尺蠖压电电机驱动机构自由振动分析

邢继春张楠李冲

燕山大学，秦皇岛，066004

提出了一种新型旋转尺蠖压电电机。考虑旋转尺蠖压电电机驱动机构为连续系统，建立了驱动机构动力学模型；利用该动力学模型求解了样机驱动机构的固有频率和模态函数。分析了系统参数对驱动机构固有频率的影响规律，为旋转尺蠖压电电机的设计打下了理论基础。

旋转尺蠖；驱动机构；模态分析；压电电机

0　引言

近年来，利用尺蠖运动原理的压电高精密微位移驱动器逐渐应用于精密测量、微机电系统、精密加工装配、纳米科学仪器、生物细胞操纵和半导体装备等领域[1]。压电精密驱动器根据输出的运动形式分为直线型和旋转型[2]，根据驱动信号的频率可分为准静态驱动器和超声驱动器。准静态驱动器驱动信号频率较低，常见的有尺蠖压电电机、惯性冲击式压电电机等[3]。驱动信号频率较高的超声驱动器中关于行波超声电机研究的文献较多，成果也较为突出[4]。而且，现有的旋转型压电电机中行波超声电机最为常见，其特点为输出速度较高、行程较大，但在高精密定位中其定位精度和分辨率较低[5]。而准静态压电电机中的尺蠖压电电机则能将大行程与高精度、高分辨率很好地兼容，并且克服了惯性冲击式压电电机输出力矩较小的缺点[6]。

目前，尺蠖压电电机设计研究的类型多为直线型驱动器，将尺蠖驱动机理应用到精密旋转驱动技术中的实例不多[7]，并且该种电机的传动系统的驱动与控制理论尚不完善，因此，大大限制了尺蠖电机在微动精密控制领域中的应用[8-9]。……