应用案例

【概述】

2024年合肥工业大学研究团队发布论文《一种改进的V形单模线性超声波马达等效电路模型及新型驱动模式》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2042高压放大器，搭建超声电机实验系统。本文提出了一种改进的等效电路模型，考虑了真实的基于接触的操作条件，其中引入了一种新的驱动V形换能器的工作模式被采用。在基于接触的边界条件下，定子的机电耦合特性通过一个修改后的等效admittance型电路进行建模，其中变量接触刚度和损耗被表征在定子和转子之间。摩擦驱动机制通过一个可控硅整流电路来表征间歇性的驱动特性，并从电路的角度初步表征了电动机特性与基于接触的运行条件之间的非线性关系。通过参数识别和修改、损耗分配、admittance特性分析以及输出和控制特性的评估，以SMLUMs为例，说明了电路模型的优点和应用。

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。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

1.高电压输出能力——提供驱动电压，实现电机高速高推力输出

2.宽频带与高频响应——精准匹配超声频率，保证单模态稳定激发

3.低失真与波形保真——提升控制精度

【文献】一种改进的V形单模线性超声波马达等效电路模型及新型驱动模式

【推荐产品】：ATA-2042高压放大器

图：ATA-2042高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

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