行波型旋转超声电机定子振动特性仿真

为了了解定子直径为60 mm的行波型旋转超声电机定子的振动特性,采用有限元分析的方法,在有限元软件ANSYS10.0中对其进行了模态、谐响应、瞬态仿真分析.得到了其模态频率及振型;振幅及阻抗随频率的变化关系;定子齿端质点的椭圆运动轨迹的形成过程,及其输入电流随时间的变化规律.     

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.     

行波旋转型超声电机定子和转子接触分析

为了提高行波旋转型超声电机的机械性能,根据超声电机柔性部分的特点,构建影响电机机械性能的4个主要参数(转子腹板厚度、定子腹板厚度、柔性部分宽度和高度).基于ANSYS软件仿真分析在相同边界条件下各影响参数对电机接触面接触应力分布的影响,优化结构参数使定子和转子接触应力均匀分布.仿真分析结果表明:在施加相同预压力条件下,定子和转子腹板厚度对于接触应力分布的影响最小,而柔性部分的宽度和厚度影响最大,最优结构参数设计为转子腹板厚度为1.0mm,柔性部分高度为2.0mm,柔性部分宽度为0.4mm,定子腹板厚度为1.6mm.     

旋转行波超声电机预压力的特性

叙述了超声电机稳态转速和堵转力矩在不同预压力下的仿真和实验研究,超声电机输出特性与预压力的关系可由超声电机的解析模型推导出来,稳态转速和堵转特性的仿真研究是利用迭代算法和ＭＡＴＬＡＢ语言来完成,最后利用光电测速仪和砝码完成相同的实验研究,研究结果表明：堵转力矩与预压力成正比,而稳态转速在特定的压力下有最大值。     

旋转行波超声电机预压力特性的研究

超声电机的摩擦驱动基本上由预压力决定．叙述了超声电机稳态转速和堵转力矩在不同预压力下的仿真 和实验研究．超声电机输出特性与预压力的关系可由超声电机的解析模型推导出来．稳态转速和堵转特性的仿真 研究是利用迭代算法和MATLAB语言来完成．最后利用光电测速仪和砝码完成相同的实验研究．研究结果表明， 堵转力矩与预压力成正比，而稳态转速在特定的预压力下有最大值．     

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.     

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．     

双弯曲行波旋转型超声波电机的设计

根据超声换能器的原理及设计理论,研究圆柱定子双弯曲行波型超声波电机的驱动机理及设计方法.分别测试激励频率、驱动电压和预压力对超声波电机样机转速特性的影响.结果表明,输入信号频率偏离谐振频率越大,转速下降越多,频率可调范围较小,同时电机转速对输入信号频率变化较为敏感;电机的输出转速随驱动电压变化趋势有明显的近似线性关系;预压力对超声波电机的输出特性有较大的影响.     

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。     

柱面行波超声电机机构及理论研究

本文提出了柱面驱动行波超声电机,利用压电陶瓷的逆压电效应激励出圆柱壳体沿圆周方向的非轴对称振动模式,壳体沿轴向振动是同步的,避免了定子上各驱动质点与转子间接触的不均匀性。给出了该电机定子上压电陶瓷的极化、分布及驱动方式,设计了电机的固定及施加预紧方式。采用有限元分析软件ANSYS9.0对压电陶瓷和壳体构成的定子结构进行了模态及瞬态分析,确定电机定子各尺寸参数。测试电机机械输出特性指标为：最大空载转速：64r/min,最大转矩：1.8N.m。     

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.     

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.     

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。     

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     

行波型超声电机的稳定性分析

在行波型超声波电机数学模型的基础上,研究了其稳定性。首先利用李雅普诺夫稳定性判据对超声电机驱动区间和制动区间的3种情况进行了分析,在研究数学模型基础上完成了超声电机的模型仿真、讨论和仿真验证;其次,在超声电机稳定性的分析基础之上,通过对驱动制动区间关系曲线和转速转矩关系曲线的分析得出了速度、转矩和预压力3者之间的关系,并做了超声电机运行稳定性的仿真讨论。研究表明：超声电机在满足李雅普诺夫平衡条件时,驱动区间的最大极限值是定子与接触层的边界接触点,即x1=x0。对速度、转矩和预压力3者之间关系展开分析,为超     

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。     

行波超声电机动态控制模型的研究

对行波超声电机的控制模型进行了研究，并建立了等效动态振动模型。通过仿真分析其激励电学参量对定子振动的影响。利用日本新生株式会社USR60行波超声电机的实验数据对仿真模型进行比较和实用性验证，从而为有效的高性能超声电机控制提供必要的模型参考根据。     

环形行波超声电机非工作模态的影响及检测

为了研究非工作模态振型对环形行波超声波电机运行性能的影响,在参考理想环形行波超声波电机接触模型的基础上,将相邻高阶模态振型与工作模态振型相结合,构建新的接触模型,并采用解析法推导非工作模态影响下的环形行波超声波电机的输出特性.结果表明:电源频率距离工作模态频率越远,非工作模态振型占比越高;相同预压力和负载情况下,非工作...     

新型有轨电车用双定子永磁同步驱动电机的设计

驱动电机是有轨电机牵引传动系统的核心部件,要求电机体积小、重量轻、可靠性高.永磁同步电机由于其低损耗和高功率密度的特点作为驱动电机使用有很大的优势.设计了一台新型结构的55 kW双定子永磁同步电机,对其进行了空载和负载状态下的仿真,证明了设计方案的可行.将双定子与单定子结构永磁同步电机进行对比分析,表明双定子电机拥有高功率质量密度和功率体积密度的优点.而且双定子电机还有故障状态下具有容错运行能力的特点,为现代有轨电车驱动用双定子永磁同步电机的设计与研究打下了基础.     

旋转空化喷嘴结构优化设计及涡旋特性分析

为提升高压水射流破碎开采天然气水合物的效率,优化设计一种旋转空化射流喷嘴。利用计算流体力学方法探究不同叶轮数、叶轮加旋角度、入口速度和出口围压对旋转空化射流特性的影响规律,对比分析旋转空化射流和收缩-扩张型空化射流的流场分布规律、涡旋特性及天然气水合物沉积物的破碎特征。研究结果表明：叶轮加旋角度对旋转空化射流的影响明显比叶轮数的影响大,叶轮数及叶轮加旋角度的优化值分别为3个和360°;在喷嘴结构固定的情况下,提高入口速度能获得空蚀及射流冲蚀能力更强的旋转空化射流,而围压升高则会弱化流场中空化云的初生与发展;旋转空化射流因兼具正向冲击、径向张力及周向剪力和“梭形”空化云特点,较收缩-扩张型空化射流有更优的破岩效果;叶轮旋转效应所产生的中心涡使得旋转空化射流的涡结构更加复杂,流场中更易形成“负压”区以提升射流的空蚀能力。