根据给定的文件信息,以下是关于“一种新型压电微马达的致动机理分析”知识点的详细说明:
微型马达在微机械电子系统(MEMS)中的重要性不言而喻。MEMS是一种在20世纪80年代末兴起的新兴学科,它被视为21世纪可能成为支柱产业的技术领域。微型马达作为MEMS的关键组成部分,其性能和体积大小直接关系到整个系统的品质和应用范围。因此,开发高性能且体积微小的微型马达对于推动MEMS技术进步具有重要意义。
在20世纪90年代,微电子机械系统中的微驱动器研究主要集中在静电马达、电磁马达和压电马达三方面。静电马达虽然具有响应速度快、控制特性好等优点,但由于其驱动力矩小、驱动电压高,导致转动能量输出困难,且转子和定子需要保持接触,这在实用性上造成了限制。而电磁马达虽然历史悠久,技术成熟,但需要复杂的磁极绕组和磁路结构,这在微型化方面带来挑战。
压电马达因其结构简单、惯性小、响应速度快、易于微型化而迅速发展。它利用压电振子在高频电场作用下产生的超声振动作为动力源。压电振子的振动可以在两个互相垂直的方向上产生简谐规律性的振动,这两个振动的叠加可以合成出弹性体上质点在垂直于定子面上的椭圆形运动。定子和转子在一定压力下保持接触,通过接触摩擦传递振动,从而使转子产生断续的有规律的旋转运动。
文中提到的新型压电微马达具有结构简单和易于微型化的特点。为了对其运动和动力特性进行分析,研究人员建立了振动模型。振动模型是基于振动学理论建立的,它能够描述压电振子振动模式,并进一步分析其对微马达运动和动力性能的影响。
从致动原理上来看,压电马达的致动方式涉及如何将定子中的压电振子振动转换为转子的旋转或直线位移。这是压电马达致动的关键问题。压电膜在高频电压的激励下产生振动,通过振动的叠加合成,使弹性体上的质点产生椭圆形运动轨迹。相位差的取值决定了椭圆运动的旋向,进而影响定子对转子的拨动效果,这决定了转子的旋转方向和特性。
文章还提到,定子的结构设计具有若干个对称分布的弹性臂,在每个弹性臂的底部和侧壁各贴着一个压电膜。弹性臂的设计和压电膜的布局对马达的性能具有重要影响。通过对马达结构进行设计,可以实现马达在微型化的同时保持良好的动力特性。
总结来说,这种新型压电微马达的致动机理涉及高频振动的产生、振动的叠加合成以及振动向旋转或直线位移的转换。通过理论建模和实验验证,研究人员能够深入分析微马达的动力特性,为设计高性能的微型马达提供理论基础和技术支持。这对于未来微马达在精密仪器、机器人、航空航天等领域的应用具有重要的推动作用。