[发明专利]一种可以缩短响应时间的变频振动方法以及振动致动器

权利要求书

1.一种可以缩短响应时间的变频振动方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：根据现有的环形超声电机的行波合成理论，写出用于合成行波的两相驻波公式，并且分析两相驻波的相位差与所合成的行波的运行方向关系；

第二步：由正反向行波质点运动方向与所处波形位置的关系，分析得到判断行波运行方向的准则—时空偏导数法；

第三步：进一步分别对正反向行波公式求时间、空间偏导数，证明第二步的根据时空偏导数法的正确性；

第四步：根据驻波叠加为行波的原理，写出拍行波的叠加公式，即由原来行波的两相振幅、频率相同，在空间和时间上相差90°相位差的驻波相叠加，改为两相振幅、频率相近，在空间相差90°相位差的驻波相叠加得到的公式为行波；

第五步：采用时空偏导数法分析拍行波的运行规律，首先对拍行波公式进行振幅归一化处理，保留拍行波的波形运动方向信息，其次对振幅归一化后的拍行波运用时空偏导数法得到拍行波的运转方向变化规律，最终获取拍行波驱动方式下，旋转行波超声电机的定子输出驱动力运动方向变化周期以及频率。

2.根据权利要求1所述的可以缩短响应时间的变频振动方法，其特征在于：根据现有的环形超声电机驻波公式：

W₁(θ,t)＝Asinnθcos2πft (1)

其中，为相位差，

将式(1)和式(2)相叠加，得到合成行波两相驻波公式为

当两驻波时间相位差时，式(3)变成正向行波公式：

W＝sin(nθ-ωt) (4)

当两驻波时间相位差时，式(3)变成反向行波公式

W＝sin(nθ+ωt) (5)。

3.根据权利要求2所述的可以缩短响应时间的变频振动方法，其特征在于：根据正反向行波质点的运动方向与所处波形的位置关系，得到正向行波下坡质点向上运动，上坡质点向下运动，反向行波下坡质点向下运动，上坡质点向上运动，从而根据质点运动反向和质点所处波形的位置判断波形的运动方法，即当行波公式的时间偏导数和空间偏导数异号时，行波为正向，当行波公式的时间偏导数和空间偏导数同号时，行波为反向。

4.根据权利要求3所述的可以缩短响应时间的变频振动方法，其特征在于：分别对正向行波公式(4)和反向行波公式(5)求偏导，得到公式(6)-(9)：

显然，式(6)和式(7)异号，式(8)和式(9)同号，因此得到判断行波方向的时空偏导数法。

5.根据权利要求4所述的可以缩短响应时间的变频振动方法，其特征在于：通过获取的正向行波公式、反向行波公式，得出拍行波的两相驻波公式(10)和(11)，

W₁'＝sinnθcos(2πf₁t+φ₁₀) (10)

W₂'＝cosnθcos(2πf₂t+φ₂₀) (11)

其中，两相正弦信号的频率分别为f₁和f₂，

将拍行波的两相驻波公式线性叠加，获取合成拍行波公式(12)，令2πf₁＝ω₁、2πf₂＝ω₂合成后得到W'＝W₁'+W₂'为：

W'＝sinnθcos(2πf₁t+φ₁₀)+cosnθcos(2πf₂t+φ₂₀) (12)。