【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對智能電子設(shè)備的使用體驗要求也變的越來越高,僅靠聲音來提供使用體驗已無法滿足人們的需求,人們將視線轉(zhuǎn)向了觸覺反饋技術(shù),觸覺反饋技術(shù)是基于振動馬達技術(shù)來實現(xiàn)的�，F(xiàn)有的振動馬達技術(shù)雖然技術(shù)相對成熟,成本低廉,但有著許多缺陷,無法提供響應(yīng)時間更短,響應(yīng)頻率范圍更廣的觸覺體驗。壓電振動馬達是一種新興的觸覺反饋技術(shù),能創(chuàng)建更豐富細膩的觸覺體驗,它能提供單周期,快速啟動的體驗,能夠控制振動的頻率,幅度和相位,允許用戶控制振動的感覺和強度,且具有低功耗、薄型、重量輕和無磁性的優(yōu)點,已經(jīng)成為專業(yè)生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)通信領(lǐng)域的理想選擇。因此本文提出一種具有低功耗、強振動、共振頻帶寬、響應(yīng)時間短的壓電振動馬達。對壓電振動馬達的分析研究內(nèi)容如下:首先對現(xiàn)有振動馬達的應(yīng)用前景和現(xiàn)有技術(shù)進行了分析研究。在綜合對比現(xiàn)有振動馬達技術(shù)的優(yōu)缺點之后,總結(jié)出了壓電振動馬達的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。介紹了壓電材料的特性及應(yīng)用優(yōu)勢,著重陳述了壓電雙晶片振子的結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用技術(shù)特點及輸出響應(yīng)特性,為后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論分析打下基礎(chǔ)。對壓電振動馬達的振動功耗進行了理論分析,緊接著對壓電振動馬達的動子進行了共振理論分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計,并利用商業(yè)軟件ANSYS對動子進行了模態(tài)和諧響應(yīng)分析,確定了合理的共振頻率階數(shù)并對振動系統(tǒng)的薄弱部位進行了強度加強,利用ANSYS ACT插件模塊Piezo And MEMS進行壓電耦合分析,得到了馬達動子的頻率位移響應(yīng)曲線,為驗證理論計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)。建立了壓電振動馬達的振動數(shù)學(xué)模型,并設(shè)計出了一種壓電振動馬達結(jié)構(gòu)。通過理論分析找到了影響振動效果的關(guān)鍵因數(shù),利用AWE模塊的優(yōu)化設(shè)計功能對壓電振動馬達整體振動系統(tǒng)進行仿真,得到了整個振動系統(tǒng)的固有頻率和振動加速度,通過參數(shù)化建模和優(yōu)化設(shè)計得到了最佳的結(jié)構(gòu)尺寸,并將整體振動加速度提高了30%。最后制作了試驗樣機并搭建了振動測試平臺,通過實驗得到了如下結(jié)論:壓電振動馬達系統(tǒng)在固有頻率下工作時有最大的振動加速度和振動位移量;當(dāng)系統(tǒng)阻尼越大時馬達的制動時間越短,但系統(tǒng)功耗增大;當(dāng)驅(qū)動電壓波形為正弦波時,這時馬達系統(tǒng)有較大的振動加速度且系統(tǒng)的噪音較小;本文設(shè)計的壓電振動馬達在100V正弦波電壓驅(qū)動下可以得到0.68m/s~2的振動加速度,10ms以內(nèi)的啟動停止時間,具有較寬的共振頻率帶和較小的振動噪音。
【圖文】：

經(jīng)無法適應(yīng)時代的潮流，于是線性馬達就應(yīng)運而生了，這種新簡單、體積輕薄、定位更精準(zhǔn)、反應(yīng)速度快、靈敏度高、隨動馬達已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智能手機上，但線性馬達響應(yīng)時間相對較身的固有頻率，無法提供響應(yīng)時間更短，響應(yīng)頻率范圍更廣的馬達是一種新興的觸覺反饋技術(shù)[18]，能創(chuàng)建更豐富細膩的觸覺周期，快速啟動，靜態(tài)偏轉(zhuǎn)的體驗，能夠控制振動的頻率，幅度用戶控制振動的感覺和強度。壓電致動器還具有低功耗，薄型的優(yōu)點，已經(jīng)為專業(yè)生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)通信領(lǐng)域的理想選擇。RM 偏轉(zhuǎn)馬達，便攜式電子產(chǎn)品主要采用的觸覺反饋技術(shù)是轉(zhuǎn)子馬達技術(shù)[ERM），它是目前市面上最成熟的觸覺反饋技術(shù)。ERM 結(jié)構(gòu)

觸覺體驗的需求。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，振動馬達技術(shù)也在術(shù)是線性共振傳動器（LRA），也稱為線性馬達。線性馬達體積新興應(yīng)用上的需求，線性馬達已經(jīng)成為下一代主力產(chǎn)品進入手著線性馬達被更廣泛的終端設(shè)備采用，成本會進一步降低，節(jié)能馬達將取代轉(zhuǎn)子馬達成為便攜式電子產(chǎn)品的主流選擇。 是一款以線性運動形式振動的彈簧質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示。般在固定頻率下工作，這種共振狀態(tài)可以使馬達系統(tǒng)的功耗降低達要低，但是工作狀態(tài)會受限于這一固定頻率。雖然線性馬達缺性，但是可以對其進行振動強度和振動效果的調(diào)整，可以通過改幅、頻率從而實現(xiàn)更復(fù)雜更多樣的振動效果，這些是轉(zhuǎn)子馬達不，線性馬達的響應(yīng)時間也要勝過轉(zhuǎn)子馬達，這意味著單位時間更多的觸覺反饋，可以模擬心跳，嗡嗡，吱吱等振動效果，，極大效果。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH703

【參考文獻】

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本文編號：2707343