應用案例

【概述】

2024年合肥工業大學研究團隊發布論文《一種改進的V形單模線性超聲波馬達等效電路模型及新型驅動模式》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2042高壓放大器，搭建超聲電機實驗系統。本文提出了一種改進的等效電路模型，考慮了真實的基于接觸的操作條件，其中引入了一種新的驅動V形換能器的工作模式被采用。在基于接觸的邊界條件下，定子的機電耦合特性通過一個修改后的等效admittance型電路進行建模，其中變量接觸剛度和損耗被表征在定子和轉子之間。摩擦驅動機制通過一個可控硅整流電路來表征間歇性的驅動特性，并從電路的角度初步表征了電動機特性與基于接觸的運行條件之間的非線性關系。通過參數識別和修改、損耗分配、admittance特性分析以及輸出和控制特性的評估，以SMLUMs為例，說明了電路模型的優點和應用。

實驗名稱：超聲電機驅動

研究方向：超聲電機理論及應用技術

實驗內容：超聲電機是一種基于逆壓電效應與機械共振原理，并直接通過定/轉子摩擦傳動實現動力輸出的新型微特電機，其驅動部分通常需要100Vpp以上的超聲頻率正弦/方波電壓。所測試的超聲電機需要峰峰值在100Vpp-300Vpp范圍內、頻率40kHz左右的正弦波或方波作為驅動信號。本實驗采用信號發生器產生正弦/方波電壓信號，而后經過ATA-2042功率放大器進行功率放大，再施加到超聲電機定子壓電陶瓷的電極上，激發V形定子單模態振動模態，進而在驅動足處形成斜線驅動軌跡，利用摩擦傳動機理，驅動直線平臺實現往復的高精密直線運動。

測試設備：信號發生器、ATA-2042高壓放大器、示波器、電流鉗、激光位移傳感器等。

實驗過程：

圖：實驗測試系統示意圖

圖：實驗測試系統實物圖

V形定子單模態直線超聲電機只需要單相高壓、高頻交變電壓激勵，即可實現電機的直線運動。為了測試實驗樣機的電氣特性與機械特性，利用信號發生器、ATA-2042高壓放大器、示波器、電流鉗、激光位移傳感器等，測力計等搭建實驗平臺，測試電機的相電流、相電壓、輸出速度、步進位移以及負載能力。

實驗結果：

圖：實驗結果

實驗表明所搭建的由信號發生器、功率放大器等組成的驅動部分可產生正弦/方波幅值與頻率可調的高頻驅動電壓，驅動工作在單模態模式的V形定子直線超聲電機正常運行。實測的電機機械特性表明：在200Vpp單相激勵電壓下，電機的空載輸出速度超過700mm/s，最大推力超過7N，最小開環步進位移達到3.56微米。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

1.高電壓輸出能力——提供驅動電壓，實現電機高速高推力輸出

2.寬頻帶與高頻響應——精準匹配超聲頻率，保證單模態穩定激發

3.低失真與波形保真——提升控制精度

【文獻】一種改進的V形單模線性超聲波馬達等效電路模型及新型驅動模式

【推薦產品】：ATA-2042高壓放大器

圖：ATA-2042高壓放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網www.dzbanwu.cn或撥打029-88865020。

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