新型锥面驱动超声电机的实验研究

为了解决传统超声电机运转不平稳,驱动力矩小的不足,提出了一种新型结构超声电机,它不同于以往电机定转子之间动态过程中为点接触的结构形式,采用了定转子之间动态过程为线接触的结构.设计出了电机整体结构以及驱动电路,并详细给出了电机运行的激励方法;应用有限元软件ANSYS计算出了电机定子的工作频率和模态,最后通过实验验证了此种新型电机的性能.     

柱面驱动新型行波超声电机的研究

为增加定转子接触面积,使接触应力分布均匀,从而减少接触区磨损,提高电机的机械性能,利用壳体的非轴对称振动模式,成功地研制出一种柱面驱动新型行波超声电机．在设计的电机结构中,给出了压电陶瓷的极化、分布和驱动方式,运用有限元分析软件ANSYS9．0对定子进行了模态和谐响应分析,并运用振动理论推导了定子齿上的椭圆运动轨迹方程．实验表明,该电机在驱动电压有效值为150V、驱动频率为16．1kHz时,堵转转矩为1．8N·m,最大空载转速为64r／min,说明电机的连续运转性能良好,能够保证定转子之间的良好接触,使电机平稳转动,从而提高了电机的机械输出性能．     

中空环形行波超声波电机有限元接触模型

采用有限元法建立了佳能镜头上使用的中空环形行波超声波电机定转子接触模型.通过建立定转子有限元接触模型并在定子中性面上施加行波运动,得到定子齿表面质点的斜椭圆运动及其与转子的接触状态,比较了空载和堵转情况下定转子接触表面质点的法向和切向运动及定转子接触压力分布.空载和堵转时接触压力分布有明显不同,表明负载转矩对接触压力分布有影响.用实验数据对提出的理论模型进行了验证,理论分析结果与实验数据基本吻合.最后,对电机转子结构提出了改进方法,理论分析表明,采用改进后的转子,电机的转矩-转速特性有了明显改善.     

基于板簧支撑结构的3自由度超声波电机静力学分析

提出一种采用板簧支撑结构的3自由度球形行波型超声波电机.概述该电机基本结构和驱动原理,使用板簧结构较好地解决了球转子与行波定子之间的对心问题,定转子之间的预紧力更加均匀一致.通过坐标变换关系和定转子的位置关系,分析球转子的受力情况,给出定转子接触圆周的接触力关系式;根据球转子和各个行波定子的力平衡方程,得到球转子球心的微位移和定子的轴向压紧量与定子预紧力的关系并做了仿真,进而分析受力情况与电机结构参数对电机定转子接触的影响,形成了板簧结构的3自由度超声波电机的理论基础.研制样机的球转子直径40 mm,定子直径30 mm,实现的保持力矩0.09 N·m,空转转速90 r·min-1.     

双定子旋转型超声电机径向滑移现象的仿真分析

本文针对双定子单转子旋转型超声电机工作时存在的径向滑移现象,采用有限元法对其进行了分析.首先,通过建立单一定子的有限元模型并在定子中性面上施加行波运动方程,得到定子表面质点在三维空间中的运动有沿径向的位移分量,这将导致径向滑移;然后,建立定转子有限元接触模型,同样在定子中性面上施加行波运动方程,得到了定子与转子的接触状态,验证了径向滑移的存在;最后,通过不断改变其中一个定子中行波的相位,分析不同相位对径向滑移的影响,经分析发现径向滑移最小时,行波相位差为180°.仿真结果对双定子单转子旋转型超声电机的设计具有重要的指导意义.     

双定子单转子超声电机转子结构的优化设计

为了避免超声电机工作时,转子也发生振动,以双定子单转子行波型旋转超声电机为研究对象,建立了该电机转子的参数化有限元模型,运用灵敏度分析的方法,分析了转子的模态频率对各个结构参数的灵敏程度。在此基础上,运用有限元软件ANSYS的结构优化分析工具,对转子进行了优化设计。优化后的转子的模态频率远离了电机定子的工作频率。     

大力矩行波超声电机的性能

研制了一种新结构、大力矩行波型的超声电机。该超声电机中,压电片被粘接到金属体上构成振动体,作为转子,并与外壳接触。电机的外壳兼作定子。通过转子、定子之间的摩擦力驱动转子转动。这种电机结构除减少了单独的转子部件外,还提高了超声电机的力矩输出性能。利用有限元方法对电机的转子进行优化设计,计算了直径100mm的行波超声电机的转子的模态。根据设计制作出样机。并对样机性能进行了测试,堵转力矩超过了4N.m。该电机具有重要的应用前景。     

双凸极永磁电机结构尺寸对性能的影响

提出了一种新型12/8极的双凸极永磁电机,该电机定转子铁芯均由硅钢片叠压而成.通过2D有限元计算和仿真分析了电机的结构、基本工作原理和非线性建模,并讨论了电机结构尺寸变化对其性能的影响,如定子磁轭厚度、转子极弧宽度和转子斜槽角度.最后对电机的控制策略进行了优化.     

单相驱动的弯曲旋转超声电机数值模拟及试验

提出了一种新型单相驱动的弯曲旋转超声电机,建立了该型电机的有限单元模型.通过定子的模态分析,确定了关键工作参数;建立了动子和转子接触有限元模型,对其工作过程进行了瞬态分析,验证了该型电机的原理可行性;根据仿真分析结果,加工制造出该型弯曲旋转超声电机.初步研究表明:该型电机有比较高的空转转速和堵转力矩;驱动电源为单相,电源结构简单,样机制造成本低,提高了可靠性;样机机构实现了高转速、大扭矩、超精密的倾斜动力传输.因此该型电机可以作为精密倾斜动力传输机构.     

一种新型圆柱定子3自由度球形压电超声电机

3自由度超声电机利用圆柱定子的 3种同频共振模态 ( 2个正交的弯曲摇摆振动和 1个纵向振动 ) ,两两分别叠加、合成 ,通过摩擦驱动球转子分别绕 3个轴旋转 .根据这一原理可将该电机改装成多自由度直线电机 .通过有限元方法设计定子的结构和模态 ,利用阻抗测试方法测得的定子共振频率、模态与设计相符 ,同时测量了球转子绕 3个轴的转速特性 .为了提高 3自由度圆柱超声电机的定转子传动效率 ,对圆柱型定子锥形端面作了进一步优化设计     

行波型三自由度超声波球电机的静力学问题

多自由度超声波球电机适用于机器人的肩腕关节驱动.文中分析了三自由度超声波球电机的原理和结构,指出其存在的基本问题;建立了三自由度超声波球电机的坐标变换关系,通过转子受力的力平衡方程,给出转子球心的位移和定转子接触面转子形变量及其力分布的关系式,以此为基础讨论了这种电机的基本关系.     

一种环型行波超声波电机驱动电路的设计

文章介绍了一种两相行波超声波电机的典型驱动控制电路,以定子直径为60mm的环型行波超声波电机(RTWUSM)为例,通过分别设计振荡器、移相和功放三大电路,实现了RTWUSM60的正、反转控制、调频调速等功能.该电路具有简单、易实现、易维护等特点,被广泛应用于两相RTWUSM的试验和产品中.     

一种压电超声马达的工作原理

定性介绍了压电陶瓷技术研究所研制的一种压电超声马达的工作原理。通过定量建立和解压电定子的振动方程,得出定子驱动端轨迹为椭圆这一推动转子转动的关键,并对转子材料提出一些要求。     

纵扭复合马达驱动特性研究

以复合超声马达定子与转子间的耦合传动为研究对象，提出了定子与转子间的粘着摩擦模型．依据马达转子的动力学特性，建立了定子与转子间的耦合力矩方程．对马达特性的仿真分析表明，耦合接触角是决定马达特性的决定因素，这为马达的有效控制提供了理论依据，     

一种行波超声波电机低速控制的方法

通过有限元方法分析频率、电压、相位差3种调节方式对定子振型影响.结果表明:当驱动频率远离工作模态的谐振频率时,由于非工作模态对定子振型的影响,电机低转速运行会出现不连续现象;过低的相位差则会造成定子应力集中,影响电机寿命;在电机低转速运行时,通过电压调节则可以避免以上问题.以直径60mm行波超声波电机为例,通过构建以DSP芯片TMS320F2812为核心的控制器,进行实验验证,实现电压调节时的电机低转速控制.     

行波型超声波电机定子环的运动研究

基于功能转换及守恒原理和行波型超声波电机的结构,分析和推导出行波型超声波电机定子环的振动方程、定子环的波动速度、定子环对转子环的推动力、定子环的合成转矩及损耗等,建立了行波型超声波电机定子环的等效电路,如再对转子环进行分析与研究,则为解决行波型超声波电机的数学模型提供了理论依据.图2,参10.     

行波超声波电机定子固有频率分析及实验

应用有限元方法,建立行波型超声波电机的定子结构的有限元模型,分析定子齿高、齿宽与槽宽比等不同结构参数对定子固有频率和定子振动的影响.结果表明,定子环从"无齿"到"有齿"变化,固有频率下降较快;随着齿高的增加,固有频率变化趋缓,却有助于增大振幅、提高电机转速;齿宽和槽宽比在设计时,宜取大于1.在自行研制的实验平台上,对所设计制作的行波型超声波电机样机的定子频率进行实验测定,发现有限元分析与实验测试结果相符合.