核心提示：　　縱彎式壓電微電機研究邵培革王立鼎為萬爪出的縱彎式壓電微電機并進行了實驗研尤關鍵詞縱彎式；壓電微電機；驅動機理；設計規(guī)則微電機是自主運動的微系統(tǒng)核心元件，是微機械研究的重要內容之。目前，微電機研究方

　　縱彎式壓電微電機研究邵培革王立鼎為萬爪出的縱彎式壓電微電機并進行了實驗研尤關鍵詞縱彎式；壓電微電機；驅動機理；設計規(guī)則微電機是自主運動的微系統(tǒng)核心元件，是微機械研究的重要內容之。目前，微電機研究方血是優(yōu)化現(xiàn)有微電機的結構。以提，輸出特性。另方面是探索新結構的微電機微屯機的研允已有10佘年的歷史，取得了較大的進展按驅動形式劃分，微電機主要有電磁微電機靜電微電機和壓電微電機3種形式其中，壓電微電機采用摩擦力為驅動力，尺寸效應的負面影響較小，可能成為前途的機械動力源壓電微電機的研宄起始于美國，1992年，45研制出轉卞直徑為1.5出1的薄膜式吒屯微電機模刑，隨后，日木也在吒電微電機方面開展了些工作但壓電微電機的設計和制作要求十分苛刻。迄今仍處尸試驗研允階段咋內在20肚紀90年代初汗始進亍壓屯微屯機的研允工作，1993年中國科學院長春光學精密機械研究所研制成功轉子竹徑為3的行波壓電微電機模型12，隨后，中國科學院上海冶金研究所研制成功薄型壓電微電機！

　　1993年以來，長存光機所又在行波壓屯微屯機驅動機理和縱彎式駐波壓電微電機等方面開展了研宄工作雖然，壓電微電機的研宄取得了定的進展，基金項目國家863高技術研宄發(fā)展計劃資助項目863 5129608；國家自然科學基金資助項目59875009；遼寧省博士啟動基金資助項目971050但是由于這種電機的機理較復雜，研究的歷史還很短進有許多問有待進步研充筆者對種結構簡單，易于微型化的壓電微電機縱彎式駐；皮壓電微屯機的驅動機即。進了分析。以此為基礎，設計制作了臺51的壓電微電機，并對其進行了實驗研，1縱彎式壓電微電機的驅動機理交變電場的作用下，發(fā)生縱向振動，驅動電機的導戶和驅動臂沿電機軸向振動，驅動臂端與轉子間發(fā)生相互作用，轉子對振動臂端產生周期作用力，使驅動臂發(fā)生沿其自身軸向的縱向振動和垂直于其軸向的橫向彎曲振動。在定條件下，這2個分振動可在驅動臂的自由端形成沿橢圓軌跡的運動，并通過摩擦力驅動轉子轉動。

　　驅動臂與轉子的相互作用在整個振動體系中，由于轉子的質量較大，壓緊彈黃的剛度較小，轉子沿軸向的固有頻率遠低尹壓電陶瓷的振動頻率，因而，轉子的振動幅度較小。驅動臂端與轉子的相互作用力可以近似看作周期脈沖力，2可用周期函數(shù)為5汪利，王石剛，部慧君等。機械運動系統(tǒng)概念設計中機構行為知識的。機械設計與研宄，1998增刊七10編輯周佑啟200030機械工程學院講師工學博士。發(fā)論文10余篇。郭為忠，男，1970年生。上海交通大學機械工程學院講師，工學博士鄒慧君，男，1934年生1上海交通大學機械工程學院教授，博士研究生導師。方新國，男，1965年生。上海交通大學機械工程學院博縱彎式壓電微電機研宄邵培革王立鼎原理數(shù)展開為富氏級數(shù)，得2即，驅動臂與轉子間的作用力可以看成是系列按1弦規(guī)律變化的協(xié)波作用力的合力。其頻率為脈沖力頻率的整數(shù)倍。但頻率較高的協(xié)波振動幅度較小。

　　1.2驅動臂的迫振動驅動臂可近似看作懸臂梁，梁的自由端在交變作用力尤作用下，發(fā)生強迫振動，位移振動的基本方程為對于懸臂梁，橫向彎曲和縱向振動，都有確定1.3驅動臂的橫向彎曲振動由梁的振動理論。驅動臂的橫向彎曲振動的振型為固有頻率為入入2 4時適用度，近似地考慮，驅動臂的自由端受到的外力中，僅頻率與臂的固有低階設為幻頻率相近的成分+.起作用，則由式4.1求得，1.4驅動臂的縱向振動驅動臂的縱向振動的主振型為固有頻率為可求得2縱彎式壓電微電機設計對于縱彎式壓電微電機。為實現(xiàn)轉速輸出。必須在驅動臂端產生較大幅度的橢圓運動因此，要求嘆丁的，波中的某低階頻率與驅動愾的橫向和縱向振動的低階固有頻率相近，以在驅動臂端形成較大的振幅而。橫向和縱向振動之間應存在定的相位差。以丈現(xiàn)合成橢圓運動由前節(jié)的分析可知，第7階縱向振動頻率為，2第灸階彎曲振動頻率為將驅動臂的截面近似看作矩形，則I=可以求料則為使驅動臂的某低階橫向與縱向固有振動頻率相近，設計時可使接近，則，1與2相近。這時，可以通過調節(jié)，2的振動頻率2使其振幅為了實現(xiàn)驅動臂端的橢圓振動，還必須使橫向與縱向振動有定的相位差，艮，1=12由前V分析知因此必須使與存在定的小的，值。

　　這時，當講乙趨近時，1趨近于±90，而12趨近于，所以。縱彎式壓電電機作曲臂的設計規(guī)則應為。彎曲愾的某低階縱向頻率例如；1人皮低階彎曲頻率例如2相近，但不相等這樣，當周期外力的頻率成協(xié)波頻率趨近于時趨近于90，趨近于，驅動愾端將按順，針成逆時針方向運動，驅動轉子正向或反向轉動。

　　3壓電微電機的實驗研究根據對縱巧式1電微電機的分析。設計制作了臺直侖為5晷的縱彎式壓電微電機，電機在約18 1；2的交流信號作用下，正向轉動，在約l7kllz的交流信號作F.逆向轉動利用光lU轉速儀，測量了轉子的轉速與壓電電機驅動電壓圓運動，而在相近的另頻率下，發(fā)生逆向橢圓運動，驅動轉子作正向或反向轉動。電機的轉速隨驅動電壓的增加而增力這說明，隨著驅動電壓的增大，驅動臂端的橢圓運動的幅值增大，其與轉子接觸時的運動速度也增大，轉子運動速度增大。

　　trom，hanialSystems1992，144512崔天宏，呂瓊瑩，王立鼎等。超聲微電機傳動機理研編輯馬堯發(fā)6024機械系講師博士后研究人員。從事微機電系統(tǒng)研宄發(fā)論文10余篇。王立鼎，男，1935年生。大連理工大學機械系微機電研究中心主任教授中國科學院院士。