纵弯模式转换型超声马达的性能研究

设计并制造了一种纵弯模式转换型超声马达，对其转动机理，影响其效率的诸因素及其性能进行了分析和测试。实验表明，该马达具有频漂小，转速稳定，转换效率高等特性。     

纵弯模式转换型超声马达的性能研究

设计并制造了一种纵弯模式转换型超声马达．对其转动机理、影响其效率的诸因素及其性能进行了分析和测试．实验表明，该马达具有频漂小、转速稳定、转换效率高等特性．     

超声旋转行波马达研究

采用解析法求解了环形行波超声马达定子振动的幅频特性，并在此基础上，依据马达转子的动力学方程，建立了定子与转子间的接触数学模型，从理论和实验两个方面分析了输入激励电源频率及电压大小变化对马达输出机械特性的影响，结果表明，超声马达的输出特性与激励电源的参数密切相关，在谐振频率附近，马达的阻转力矩和输出转速都有较大增加，增加驱动电压，阻转力矩和输出转速将单调增大。     

单定子多转子型超声马达的研制

从扭振换能器理论和弹性柱体扭转理论出发，利用柱体扭转时的翘曲振动，研制成一种单定子多转子型超声马达     

三相驱动的平板弯曲行波超声马达研究

分析了超声马达的运行机理、椭圆运动的生成过程以及超声马达的结构和性能.通过对三相驱动的平板弯曲超声马达的研究,论证了弯曲振动行波形成的条件.结果表明,三个相位差为120°的振动波也可以合成椭圆振动.     

1 mm管式悬臂梁结构微型超声马达研究

利用外径1.0 mm,内径0.6 mm的压电PZT陶瓷管,研制了相同结构的三种不同长度悬臂梁的管式微超声马达.为改善定子与转子之间的摩擦性能,在定子的自由端粘结金属帽形成复合定子.马达定子外壁均匀分为4个电极,内壁接地;为消除引线对定子振动的影响,电极通过固定座直接连接到驱动电路.通过不同质量的负载,调节定子和转子之间的预紧力.考虑定子管长和金属帽的影响,采用有限元方法分析定子共振频率和有效机电耦合系数随陶瓷管长度和金属帽质量的变化.结果表明,随着管长或金属帽质量的增加,定子共振频率和有效机电耦合系数下降.根据理论计算和实验测量,表明所研制的微型超声马达第一阶弯曲共振频率的理论分析值与实验测量值吻合.实验测量还表明,马达在定子共振频率附近具有最大转速;并且在相同预紧力下,马达转速随电压近似线性增加,当电压加至120V时,转速可达每秒85转,加大预紧力,马达输出力矩提高,当预紧力加至70 mN时,输出力矩可达4.7μNm.     

超声波马达的原理及发展状况

本文介绍了超声马达的工作原理及发展现状，并对超声马达的发展前景进行了展望。     

剪切变形与转动惯量对超声波电机振动特性的影响

从梁的振动基本理论出发,寻求适合不同结构超声波电机的振动理论与振动方程,分析和计算了环形和柱体两类超声波电机的振动模态和固有频率,研究了剪切变形与转动惯量对超声波电机振动特性的影响.结果表明:估算大直径环形超声波电机的振动特性可采用伯努利欧拉梁理论;计算柱体超声波电机的振动特性时,必须考虑剪切变形和转动惯量的影响,即应采用铁木辛柯梁理论.     

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.     

纵扭型压电超声电机的摩擦特性仿真研究

建立了纵扭复合型压电超声电机输出扭矩的数学模型 .根据模型讨论了预压力Fpre、纵振激振电压VL、扭振激振电压Vt、摩擦力f、电机的输出扭矩Mout、转子转速ωR 和扭振子振动速度ωV 等的关系 .在实验中发现 :电机的最大输出扭矩并不总是随扭振激振电压Vt 的增大而增大 ,当扭振子输入电压达到 30 0V以后 ,电机的最大输出扭矩不再增加 ,而是有一最大值 ,当扭振子输入电压达到 35 0V时 ,电机的最大输出扭矩达 1N·m .可用上述模型解释这种现象 .模型的仿真结果和实验结果相对吻合     

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.     

行波型超声波电机定转子接触模型的研究

采用刚性定子和柔性转子的面接触模型,将摩擦层等效为分布的线性弹簧,建立了考虑摩擦材料剪切变形这种更符合实际情况的接触模型．探讨了电机参数对其性能的影响,通过与其他学者的研究成果相对照。验证了模型的有效性。     

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，     

新型行波超声电机设计

提出了一种柱面驱动的新型超声电机,这种新型结构增大定转子之间的接触面积,不同于以往圆板或圆环行波超声电机的定转子间在以波峰为中心的球形区域接触,而是采用以圆柱母线为中心的矩形区域接触,从而提高了电机的转矩.运用ANSYS9.0对定子的振型进行模态及瞬态分析,并运用振动理论推导了电机的运动学方程,通过实验测试了该电机的性能.     

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。