电磁驱动的微扑翼飞行器翼端拍打振幅受到驱动电压、磁感应强度、电流角频率等因素的影响。为了探究上述三个因素对微扑翼飞行器翼端拍打振幅的影响规律,提出一种新型电磁驱动器方案,并建立电磁场中微梁振动模型,为验证电磁驱动器方案的可行性及进一步探究相关因素对微梁振动的影响规律,设计开展电磁驱动的微梁振动试验。结合理论振动模型与试验结果,得到驱动电压、磁感应强度、电流角频率对于梁端拍打振幅的影响规律,研究结果对于后续微扑翼飞行器电磁驱动器的研究发展具有一定的指导意义。磁场中载流导体受力(b)%电磁驱动器方案图1磁场中载流导体受力与电磁驱动器方案2基于电磁驱动的微梁振动模型本文基于电磁驱动原理，运用连续系统概念，建立磁场中载流简支微梁振动模型，作为开展后续微梁振动试验的基础。连续系统中假设如下:1)材料是均匀各向同性的;2)服从胡克定律;3)满足小变形条件;4)忽略空气阻尼［6，7］。驱动器振动特性-电动折弯机数控滚圆机滚弧机倒角机张家港滚圆机滚弧机倒角机微梁振动简化如图2所示。SNxIy图2微梁振动简化其中匀强磁场磁感应强度为B，微梁长为l，截面积为A，密度为ρ，通有交流电I。假设微梁为欧拉—伯努利梁，只本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/考虑弯曲变形，不计剪切及扭转变形的影响，则横向振动的偏微分方程为E位长度分布力。不计阻尼的情况下，假设t=0时，电流I=0，则I=Imsinωt，微梁单位长度上的电磁力为q(x，t)=BImsinωt(2)由于载荷为简谐激励，式(1)的解直接为稳态解。假设方程解的形式位移函数，?(t)为时间函数，令时间函数形式为?(t)=sinωt(4)联立式(1)～式(4)，得到微梁稳态振动响应为微系统第38卷VACIACSNIACSNF(a)%磁场中载流导体受力(b)%电磁驱动器方案图1磁场中载流导体受力与电磁驱动器方案2基于电磁驱动的微梁振动模型本文基于电磁驱动原理，运用连续系统概念，建立磁场中载流简支微梁振动模型，作为开展后续微梁振动试验的基础。连续系统中假设如下:1)材料是均匀各向同性的;2)服从胡克定律;3)满足小变形条件;4)忽略空气阻尼［6，7］。微梁振动简化如图2所示。SNxIy图2微梁振动简化其中匀强磁场磁感应强度为B，微梁长为l，截面积为A，密度为ρ，通有交流电I。假设微梁为欧拉—伯努利梁，只考虑弯曲变形，本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/不计剪切及扭转变形的影响，则横向振动的偏微分方程为为单位长度分布力。不计阻尼的情况下，假设t=0时，电流I=0，则I=Imsinωt，微梁单位长度上的电磁力为q(x，t)=BImsinωt(2)由于载荷为简谐激励，式(1)的解直接为稳态解。假设方程解的形式为y(x，t)=ω(x)?(t)(3)式中ω(x)为位移函数，?(t)为时间函数，令时间函数形式为微梁稳态振动响应振幅迅速增大;电压最大值高于2V以后，幅值缓慢增大。可以看出，当交流电压最大值大于2V以后，电压对于振幅的影响相对较小，因此，本文提出的电磁驱动器方案具有低驱动电压，也可以实现大振幅的优势。121086420交流电压最大值/V幅/mm图7梁端振幅与输入电压4．3梁端振幅与磁感应强度(永磁体间距)的关系控制输入电压最大值为10V，在不同输入电流频率条件下，探究不同磁感应强度(即不同永磁体间距)对梁端振幅的影响。图8给出了永磁体间距由2mm增大至5mm过程中，梁端振幅的变化规律。可知，当永磁体间距减小，即磁感应强度增大时，梁端振幅不断增大，这种趋势在较低输入电流频率下尤为明显。64210.001.002.003.004.00振幅/mm53永磁体间距/mm图8梁端振幅与永磁体间距曲线5结论本文针对微扑翼飞行器提出一种新型电磁驱动器方案，为探究驱动器微梁的振动特性，建立了电磁场中微梁振动模型，在此基础上设计了电磁驱动的微梁振动试验。结合理论振动模型与试验结果，发现在较低驱动电压、较大磁感应强度条件下，调整输入交流电频率至微梁驱动器系统的固有频率，即可实现微梁较大幅度的拍打振动，凸显了电磁驱动器驱动力大、驱动电压低、功耗小的优点。该结果为后续微型扑翼飞行器电磁驱动器的优化研究奠定基础。驱动器振动特性-电动折弯机数控滚圆机滚弧机倒角机张家港滚圆机滚弧机倒角机本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/