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.     

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.     

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.     

不同结构超声波电机振动特性解析

根据梁的振动基本理论,寻求适合不同结构超声波电机的振动理论与振动方程,分析了环形和柱体两类超声波电机的振动特点、固有频率及主振型.研究得出:分析计算不同结构超声波电机的振动特性应采用不同的振动理论.伯努利欧拉梁理论可以用来估算大直径环形行波型超声波电机的振动特性,但计算柱体行波型超声波电机的振动特性时必须采用铁木辛柯梁理论.     

行波超声波电机的动力学模型仿真

在Kirchoff薄板理论的基础上,推导了行波型超声波电机定子的振型方程,并根据该振型利用Hamilton能量变分原理,建立行波型超声波电机整体的机电耦合动力学模型.为了分析电机输出特性,模型中考虑了定转子间摩擦界面上的相互作用力.在该模型基础上,以定子直径100mm行波型超声波电机为例,分析其输出性能,分析了在施加100~700N轴向预压力情况下,电机运行特性及输出特性.最后测试了实际电机,结果表明,所给出的动力学模型仿真结果与测试结果吻合.     

斜槽深度对模态转换型超声波电机

研制Φ20 mm的3台不同斜槽深度的纵扭模态转换型超声波电机样机.采用激光转速表测量电机样机的输出转速,对3台电机样机的输出转速特性进行对比分析.结果表明:斜槽深度对电机样机输出转速有明显影响.3台电机样机中,斜槽深度为1.5 mm的样机的输出转速最好,在谐振频率40.5 kHz时,输出转速为133 r/min;斜槽深度为0.5 mm的样机的输出转速最差,在谐振频率40.8 kHz时,输出转速为18.9 r/min.斜槽深度为2.5 mm的样机更适合大输出力矩.     

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.     

纵扭型超声电机的实验研究

为提高纵扭型超声电机工作的稳定性,利用超声电机驱动实验平台和一台直径45mm的纵扭型超声电机,研究了预压力和驱动信号的变化对电机性能的影响。结果显示,预压力、两相驱动信号的幅值、频率和相位差等因素的变化会引起电机定子纵、扭振动相位差的变化,进一步引起电机转速和转矩的变化,使得电机不能稳定工作。通过对这些现象进行分析,认为将纵、扭共振频率调整得尽量一致,并采用调相调速有利于电机稳定工作。     

新型旋转行波超声电机设计及定子轴结构优化

为了提高超声电机的输出转矩及效率,解决电机在调节预压力过程中的困难,设计了一种双边驱动旋转型行波超声电机,并应用ANSYS软件对其进行了模态和谐响应分析.结果表明,新型行波超声电机可解决上述问题.在此基础上,以电机的输出性能最佳为目标函数,对定子轴结构进行优化,得到最佳尺寸为:定子厚度3mm,腹板厚度0.5mm,腹板宽度4mm.该优化结果为双边驱动旋转型行波超声电机的加工制作提供了参考.     

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。     

纵弯复合模式直线型超声波电机研究与实验

研究了纵-弯模式直线型超声波电机的驱动机理,设计制作了一台输出大力矩的纵-弯复合模式直线型超声波电机样机,并进行了实验测试,绘制了在一定的预压力、预紧力和驱动电压时候激励频率与速度的关系曲线,在一定的预紧力、预压力和激励频率下驱动电压与速度的关系曲线以及预紧力、激励频率和驱动电压一定情况下预压力与速度的关系曲线,并对实验结果进行了分析。实验结果表明,这种新型结构电机充分体现了超声波电机良好的性能特点,特别是能输出较大的转矩,具有良好的应用前景。     

无磁仿真转台用凸轮转子马达叶片干扰力矩

介绍了一种新型的无磁仿真转台用凸轮转子连续回转电液伺服马达的工作原理及特点.通过对其叶片的系统受力分析,得出马达波动力矩产生的机理.利用Matlab软件对马达低速运行时,叶片产生的干扰力矩进行了仿真,并对不同减压阀出口油压及不同叶片厚度下的干扰力矩进行对比,得出相关参数对该类型马达力矩波动产生的影响.为解决该类液压马达存在的低速速率波动现象提供了一定的理论依据.     

超大跨斜拉桥地震行波效应分析

对多点激励下的振型方程进行了推导,简化成类似于一致激励下的振型方程形式,导出多点激励下的振型参与系数和振型等效地震波,从而可由反应谱判断多点激励对结构振动的影响.以一座试设计的主跨1 400m斜拉桥为例,采用振型分析法分析了考虑行波效应的超大跨斜拉桥振动机理。通过拟静力法分析了行波效应引起的各支承点地震动位移的差异对超大跨斜拉桥结构变形的影响,同时,利用位移输入法,对超大跨斜拉桥进行了地震时程分析,研究了行波效应对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震损伤的影响.研究结果表明:行波效应减小了耗能辅助墩的耗能作用,增大了桥塔的地震损伤,对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震反应的影响是不利的.视波速为1 000~3 000m·s-1范围内的长周期地震动作用下行波效应的影响尤为显著,因此在超大跨斜拉桥地震反应分析时必须考虑.     

二次调节伺服加载系统的耦合影响

针对二次调节伺服加载系统,建立了数学模型,利用MATLAB仿真软件,对液压和机械耦合干扰下的系统控制性能进行了仿真研究。仿真结果表明,随着负载压力、输出转矩和输出转速的波动幅度的增大,系统的控制精度明显变差,转矩控制系统受负载压力波动的影响大于转速控制系统,转矩波动对转速控制系统的影响大于转速波动对转矩控制系统的影响。     

挖掘机混合动力系统控制器设计

以减小柴油机转速波动为目标,设计了挖掘机混合动力系统控制器.该控制器以液压泵需求扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC为输入参数,以柴油机转速、柴油机扭矩和电动机扭矩为输出参数.提出了基于模糊控制的柴油机油门开度控制方法.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能实现柴油机和电动机的协调控制;在整个工作过程中,柴油机的转速基本不变.     

基于行波衰减理论的多端直流网络故障定位

摘 要 多端环型直流系统中,线路发生故障时,故障行波传播到故障线路端点的行波记录仪存在多种路径。若故障行波到达故障线路两端行波记录仪的最短路径不是沿着故障线路向两端传播的,而是经过相邻线路向端点传播的,传统上利用初始行波进行故障定位的方法不再适用,存在盲区问题。为解决盲区问题,研究了行波的衰减特性。故障行波经相邻线路到达故障线路的行波记录仪时,受线路分支的影响,行波的波头幅值发生衰减,而沿故障线路直接传播时,未经过分支行波波头幅值变化大。因此,提出了基于行波衰减理论的多端直流网络故障定位方法。另外,根据波速随频率变化特性,提出参考波速的想法和在线测量波速的方法。在PSCAD中搭建四端直流输电线路模型,调整故障类型以及故障位置进行仿真分析,结果表明此方法可以实现快速在线定位,可见所提方法解决盲区问题的适用性及准确性。