功率放大器在超声电机驱动领域的应用

实验名称：超声电机驱动

研究方向：超声电机理论及应用技术

实验内容：超声电机是一种基于逆压电效应与机械共振原理，并直接通过定/转子摩擦传动实现动力输出的新型微特电机，其驱动部分通常需要100Vpp以上的超声频率正弦/方波电压。所测试的超声电机需要峰峰值在100Vpp-300Vpp范围内、频率40kHz左右的正弦波或方波作为驱动信号。本实验采用信号发生器产生正弦/方波电压信号，而后经过ATA-2042功率放大器进行功率放大，再施加到超声电机定子压电陶瓷的电极上，激发V形定子单模态振动模态，进而在驱动足处形成斜线驱动轨迹，利用摩擦传动机理，驱动直线平台实现往复的高精密直线运动。

测试设备：信号发生器、ATA-2042高压放大器、示波器、电流钳、激光位移传感器等。

实验过程：

图：实验测试系统示意图

图：实验测试系统实物图

V形定子单模态直线超声电机只需要单相高压、高频交变电压激励，即可实现电机的直线运动。为了测试实验样机的电气特性与机械特性，利用信号发生器、ATA-2042高压放大器、示波器、电流钳、激光位移传感器等，测力计等搭建实验平台，测试电机的相电流、相电压、输出速度、步进位移以及负载能力。

实验结果：

图：实验结果

实验表明所搭建的由信号发生器、功率放大器等组成的驱动部分可产生正弦/方波幅值与频率可调的高频驱动电压，驱动工作在单模态模式的V形定子直线超声电机正常运行。实测的电机机械特性表明：在200Vpp单相激励电压下，电机的空载输出速度超过700mm/s，最大推力超过7N，最小开环步进位移达到3.56微米。

功率放大器推荐：ATA-2042高压放大器

图：ATA-2042高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇