新型动磁式直线振荡电机设计

针对短行程、高频往复运动应用场合,提出动磁式直线振荡电机新结构。该电机由单相交流电源驱动,含两"C"型外定子,无需内定子,结构简单、加工方便、电磁推力可控性好。采用等效磁路法与有限元法分析并推导该新型直线振荡电机关键参数计算公式及设计依据,提出实验测试方法,测得电机静态推力及空载反电动势。结果表明,该电机电磁推力与绕组电流成正比,与动子位移无关,电磁推力系数与反电动势系数基本相等。     

小型双活塞对置动磁式直线电机的设计及模拟

直线压缩机与传统往复活塞式压缩机相比,具有结构紧凑、体积小、能效低、效率高等特点。在确定动磁式直线压缩机设计工况后,进行了热力学计算,得到了压缩机理论输气量、活塞行程、活塞直径、等效刚度和动子质量等参数,对动磁式直线电机进行了初步设计,并使用Ansoft Maxwell二维瞬态模拟软件分析了动磁式直线电机的动子质量、等效刚度等设计参数对其性能的影响,得到了电机电流、铜损、铁损、位移振幅、耗功、电磁力、比推力、功率因子和电机效率的变化曲线,结果显示,直线电机的动子质量和等效刚度在设计值时电机效率较高。     

背衬封装对卧板式直线超声电机输出推力的影响

研究了超声电机的背衬封装与预压力承载能力的关系。以外型尺寸为36mm×5mm×4mm的卧板式直线超声电机为研究对象,建立了电机振动力学模型,针对不同封装方式下的模型进行了分析。通过改进的等效刚度模型,研究了封装夹持对电机刚度参数的影响,得出电机封装与预压力承载能力之间的关系,并通过预压力加载实验测得各自所能承载的最大预压力。当激励信号电压为150Vpp,频率为63kHz时,给电机添加局部背衬的封装方式,使电机能够承受的最大预压力为16N,输出推力比常规封装大两倍以上,证实了背衬式封装能改变力传递路径,能使电机能承受更大预压力。     

新型方尖塔形定子二自由度超声电机的结构设计、驱动机理与性能研究

提出了一种新型二自由度超声电机结构及工作原理。该电机具有一个方尖塔形定子和一个具有凹球面的基座,定子由预压力弹簧压在基座的凹球面上。利用定子局部弯曲振动作为工作模态,使得该型电机易于小型化。有限元仿真观察到了定子驱动端的椭圆运动,作用于球面基座可驱动定子运动。原理样机性能为: x 方向最大速度145mm/s, y 方向最大速度180mm/s, x 方向最大推力4.3N,y方向最大推力5.0N。     

直线超声电机定/动子接触的微观力学模型

以直线超声电机定/动子接触的微观力学特性为研究对象,首先通过实验测试了定/动子接触表面的粗糙度和统计参数,并基于概率统计方法得到了定子接触表面各点高度的概率分布函数,再通过伪随机数模拟的方法给出接触表面的模拟模型;然后利用赫兹微观接触模型,建立定/动子接触的微观力学模型;最后得到定/动子的预压力、接触变形量和实际接触面积之间的关系。研究有助于建立直线超声电机的整体动力学模型和分析其摩擦摩损特性。     

利用弯曲模态的惯性直线超声电机结构设计

针对惯性直线超声电机输出力小、结构不稳定的问题,通过改进其结构的振动方式,提高其输出力和结构稳定性。提出了一种新的结构惯性直线超声电机,该电机采用矩形板结构,利用其弯曲振动;分析该电机的工作原理,并利用了ANSYS workbench对定子的结构振动仿真分析,设计和制作了惯性直线超声电机。样机的实验表明:它有较宽的工作频率,运行稳定;在工作频率为23.6 k Hz时,最大运行速度为197 mm/s;在工作频率为23.2 k Hz时,最大推力为7.3N,惯性直线超声电机的驱动方向会在某一频率点突变。     

基于弯曲模态的板形直线超声电机结构设计

板形直线超声电机因具有扁平化结构等特点,特别适用于电机安置空间狭窄的直线驱动场合。针对狭窄空间作动需求,提出一种单模态、大推力直线超声电机。电机由导轨和板形定子组成,定子由平面内两个垂直放置的矩形板联接构成L形结构,驱动足位于联接部顶端。电机利用两矩形板弯曲振动所形成的对称和反对称模态驱动导轨运动,并通过切换对称和反对称模态实现导轨正反向运动。通过定子模态分析,研究结构参数对振型的影响,以确定夹持和压电陶瓷片的安置位置;针对对称模态下驱动足处振幅过小问题,分析前端盖开槽对驱动足处振幅的影响规律,并通过开圆弧形槽增加驱动足处振幅。制作样机,并开展实验研究。实验表明:该电机结构简单紧凑、运行稳定且推力大,最大空载速度为329 mm/s,最大推力为70 N,推重比达38. 2。     

一种新型可调式细分步距脚原理高精度工业注射泵的研制

为提高5ml以下小量程精密注射泵的注射精度河注射稳定性,自主加工了一套由高精度旋转步进电机、直线精密导轨、活塞、精密丝杆等部件组成的可调式细分步距角原理的高精度小量程工业注射泵。实验证明：该注射泵可实现步距角实时校对调整,且注射精度可达±1%。     

微型空调线性压缩机动磁式直线电机结构参数模拟研究

微型空调在电子器件冷却及人体空调方面具有重要的发展前景,采用动磁式电机驱动的线性压缩机可用于微型空调系统。通过Ansoft Maxwell二维瞬态场分析软件建立了动磁式直线电机模型,详细研究了动磁式直线电机的外轭铁厚度及形状、内轭铁厚度和永磁体长度等结构参数对电机性能的影响,获得了线圈电流、铜损、电感、电磁力、比推力和位移振幅的变化曲线。模拟结果对动磁式线性压缩机的设计与研制具有重要的理论价值和工程意义。     

双足型直线超声电机的结构及实验

研制了一种新型直线超声电机，首先对其驱动机理进行探讨，设计电机的具体结构，其次对定子进行频率响应实验，模态实验，实验显示电机可有效激励出所需振型，正反向运动灵活，电机的工作频率42550Hz；最大无负载速度可达76mm／s，最大输出推力2N。     

Bidirectional linear ultrasonic motor using longitudinal vibrating transducers

This paper proposes a bidirectional linear ultrasonic motor using longitudinal vibrating transducer. The fundamental principle of this motor has been demonstrated. A prototype linear motor was fabricated and investigated. Maximum speed of 947mm/s and maximum thrust force of 35N have been achieved. The transducer consists of two Langevin transducers that assemble together with their axes in pi/2 angle. The structure and driving circuit are simple, and the prototype motor shows high-speed and large thrust     

螺旋离心泵转子系统动态响应数值分析

为研究螺旋离心泵转子对流固耦合作用的动态响应信息,以ZJ200-25型双叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFD软件CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对其进行了考虑流场变载荷和结构相互作用的两场交替联合求解。得到转子受到的激励力以及位移响应频谱特点,结果表明：叶轮受到流场变载荷激励,发生了弯曲及拉伸振动;叶轮径向位移随流量增大而减小,其主频率与径向力主频率同为48.3Hz,轴向力以低频随机波动为主,但轴向位移仅在200Hz以内有较明显的响应,且振幅随频率增加而减小;叶轮质心位移在低阶频率处的振幅不高,高阶频率的振幅逐渐减小,轴向及径向位移均没有振幅过大的情况出现,说明螺旋离心泵转子正常工作时未发生共振,稳定性良好。本文研究结果对螺旋离心泵转子系统的设计改良及振动分析具有一定的参考意义。     

考虑压力与温度影响的螺杆马达过盈量设计方法

螺杆马达是螺杆钻具的动力源,其定子与转子之间过盈量的合理设计对马达工作性能和使用寿命至关重要。首先,建立了螺杆马达定子与转子的二维啮合有限元模型,并分析了工作压力和井下温度对定子廓形的影响。然后,基于密封性能评价准则,对不同过盈量下定子与转子的接触应力进行计算,并提出定子大、小径处采用不同过盈量的非均匀过盈量设计方法。最后,以螺杆马达转子为基准,设计了考虑压力与温度影响的定子廓线,在理论上实现了定子与转子之间的有效密封和良好接触。螺杆钻具整机台架试验结果表明：相较于传统的过盈量设计方法,考虑压力和温度影响的非均匀过盈量设计方法可使螺杆马达具有更高的效率。研究结果可为螺杆马达过盈量及其余参数的设计提供一定参考。     

配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响

为了研究配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响,搭建了带弹性环式挤压油膜阻尼器的转子实验系统,设计了两套弹性环组件。通过改变弹性环凸台的配合关系及转子的不平衡质量,实验研究了弹性环式挤压油膜阻尼器的减振特性。实验结果表明:弹性环的内凸台为过盈配合时可能导致阻尼器减振失效,为间隙配合时减振效果更好;外凸台配合关系的变化不会导致阻尼器减振失效;凸台为间隙配合时,弹性环的减振效果及转子的响应与不平衡质量的关系线性度更高。提出了设计与应用弹性环式挤压油膜阻尼器时,应保证内凸台为间隙配合的设计建议。     

Amplitude modulation drive to rectangular-plate linear ultrasonic motors with vibrators dimensions 8 mm x 2.16 mm X 1 mm

In this paper, to exploit the contribution from not only the stators but also from other parts of miniature ultrasonic motors, an amplitude modulation drive is proposed to drive a miniature linear ultrasonic motor consisting of two rectangular piezoelectric ceramic plates. Using finite-element software, the first longitudinal and second lateral-bending frequencies of the vibrator are shown to be very close when its dimensions are 8 mm x 2.16 mm x 1 mm. So one single frequency power should be able to drive the motor. However, in practice the motor is found to be hard to move with a single frequency power because of its small vibration amplitudes and big frequency difference between its longitudinal and bending resonance, which is induced by the boundary condition variation. To drive the motor effectively, an amplitude modulation drive is used by superimposing two signals with nearly the same frequencies, around the resonant frequency of the vibrators of the linear motor. When the amplitude modulation frequency is close to the resonant frequency of the vibrator's surroundings, experimental results show that the linear motor can move back and forward with a maximum thrust force (over 0.016 N) and a maximum velocity (over 50 mm/s).     

Standing wave bi-directional linearly moving ultrasonic motor

A standing wave bi-directional linearly moving ultrasonic motor has been studied for the purpose of implementing a practical linear ultrasonic motor with simple structure, simple driving and high resolution. The fundamental principle of this linear motor is projections on the right sides of a standing wave crests generating thrust force right-diagonally on the slider pressed against the projections. Correspondingly, projections on the left sides of the wave crests make the slider move toward the left. In order to realize bi-directional actuating, vibration mode B3 or B4 is excited in a rectangular plate-type vibrator to make the projections on the right sides or the left sides of the wave crests. In this paper, the operation principle of the linear motor is demonstrated. Furthermore, a prototype linear ultrasonic motor of 40 mm in length, 10 mm in width is fabricated and investigated. The following performances have been achieved: maximum speed 200 mm/s, maximum force output 150 gf, and resolution less than 0.1 mum.     

转子径长比对凸轮泵性能影响的数值模拟与试验

为了揭示径长比对凸轮泵性能参数的影响规律,建立不同径长比与凸轮泵特性曲线之间的定量关系,并获得轴系径向载荷分布特性,从而为凸轮泵轴系强度计算提供依据。基于FLUENT动网格技术和RNG k-ε湍流模型对凸轮泵进行三维瞬态流场数值计算,比较了6种不同径长比凸轮泵的流量特性。结果表明:径长比对凸轮泵性能有显著的影响,随着转子径长比的逐渐增大,凸轮泵出口流量脉动呈逐渐下降的趋势,且出口流量值先增大后减小;转子所受径向力的大小和方向均随转子转动呈周期性变化,且大小随径长比的增大而减小,随泵出口压力的增大而增大。数值计算表明当转子径长比α取值为0.7~1.3时,泵出口平均流量达到峰值区,同时泵出口流量脉动幅值最低,转子受力较好。研究结论为凸轮泵转子径长比的选择提供了理论依据。