面内旋转模态超声波电机设计的若干技术

阐述了面内旋转模态超声波电机的工作原理,针对面内旋转模态电机的特点,分别从陶瓷片的极化、工作界面的确定、振动模态的选择、定子的固定方式、预紧机构的设计几方面论述了电机设计过程中应当注意的问题。     

双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究

环形行波型超声波电机小直径条件下，输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点。而柱体弯曲振动超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子的，定子的直径越小，摇头振动的幅值越大，因而，小直径时更能显示出这种电机的优越性。该文阐述了双转子柱体弯曲振动超声波电机的运行机理，证明了定子表面质点运动轨迹为一椭球：利用ANSYS有限元软件分析了电机的弯曲振动模态；用阻抗特性分析仪分析了电机的阻抗特性和相位特性；制作了直径为20mm、有两个转子的柱体弯曲振动超声波电机，并对其输出特性进行了测试，最大转矩达0．16Nm、最高转速为220r／min。     

复合型超声波电机纵振动系统的设计及其特性

从纵振动压电振子预应力的控制及其安装位置的选择对纵扭复合型USM纵振动系统性能的影响进行了探讨,得到了一些对今后研究具有一定指导意义的结论。     

直线型超声波电机及其应用

介绍了超声波电机在国内外的研究现状以及在精确定位置、精密仪器仪表和微型机械等领域的具体应用,最后提出了加强超声波电机研究和应用的建设.     

圆盘型非接触超声波马达定子的有限元分析

阐述一种圆盘型非接触超声波马达的结构。利用振动理论和有限元法分析计算了超声波马达定子在不同振动模态下的固有频率．并讨论了定于的内，外径比和厚度对其影响。结果两者吻合较好。由于振幅和非接触马达的运行密切相关．因此利用有限元计算了定子的振动幅度与定子的内、外径比、厚度和定子所加电压的关系,从而为马达定于的设计和优化提供了理论依据。     

超声波电机定转子接触的摩擦传动模型及其实验研究

超声波电机是一种利用超声振动和摩擦力为驱动源的新原理电机。对行波型超声波电机定子转子之间的磨擦传动动模型进行了深入研究。在分析过程中,考虑了定转子之间的粘滑特性,获得了行波型超声波电机特性与结构参数之间关系的解析表达式,为电机的设计和制造提出理论依据。     

超声波电动机及其驱动

论述了行波旋转式超声波电动机的工作原理,使用材料及制作过程,给出了电机的电气模型、匹配电感的计算公式,还叙述了驱动电路原理及电气实验波形图。     

球形二自由度超声波电机的运行机理和特性

球形二自由度超声波电机可以实现二个自由度的运动,从二自由度行波型超声波电机的基本结构与驱动原理出发,建立了定转子的位置关系式,从而得到电机的驱动力方程,进而求出定子的驱动力矩方程,然后分别对转子在静止和转动情况下的驱动力方程做了讨论,最后求出球形二自由度超声波电机的驱动力矩数学模型.随之通过电机的结构参数对电机的驱动力矩进行了仿真计算,然后通过实验对驱动力矩做了初步验证,实验结果证明了数学模型的有效性,对二自由度行波型超声波电机的优化设计和性能提高奠定了理论基础.     

超声波电机的数学模型及其实验研究

首先对行波型超声波电机的工作原理、基本方程式、等效电路进行了讨论。在此基础上,对超声波电机在调频和调压下的机械特性进行了研究。针对超声波电机容性负载的特点,作者在对超声波电机的功率因数特性进行充分分析的基础上,从功率因数的角度提出了并联电感的补偿原则。仿真和实验结果表明：所提方案是切实可行的。     

V形直线超声波电动机运动分析和实验

试制了V型直线超声波电动机样机,分析了该电机实际工作状态下对称和反对称模态的激发过程;对实际工作过程中驱动足的椭圆运动进行了分析,得出电机实际工作时驱动足的椭圆运动轨迹为一斜椭圆。斜椭圆的轨迹不仅与两个兰杰文振子的纵向振幅有关还和安装角θ角有关。通过理论分析可知,安装角θ直接影响到电机的最大速度和电机最大输出推力。该角度在设计和安装时应该充分保证精度。     

扭、纵超声电机定子的设计研究

扭、纵超声电机的扭振模态和纵振模态达到共振频率简并对提高电机运行性能至关重要．必须进行精心设计。介绍一些基本设计原则和方法，编制了一维网络传输矩阵软件（UTD），同时使用有限元软件对电机定子进行设计。比较了两种软件的计算结果，说明了两个计算结果不同的原因。对实验用样机进行测试，该电机扭、纵共振频率差小于0．1kHz，简并良好。     

纵弯复合两自由度直线超声波电动机

介绍了一种一阶纵振模态与二阶弯振模态复合的两自由度直线超声波电动机的结构组成和工作原理,用有限元方法对电机的定子进行了结构动力学设计,并制作了电机样机。对电机定子的工作模态和电机的输出性能进行了测试。实验表明:定子的工作模态与理论设计结果相符,并较好地满足了设计要求;电机的输出速度和推力得到了大幅度提高,从而证明所提出的设计思路是合理、可行的。     

小型柱体超声波电动机的设计及有限元分析

简要总结了小型柱体超声波电动机的研究与发展;介绍了自行设计的一种新型自由-轴支小型柱体超声波电动机的结构、运行机理和振型特点,建立了定子有限元分析模型,并利用该模型研究了定子振型、定子开槽、陶瓷片位置及模态简并等问题,给出了仿真计算结果。     

大推力推挽纵振弯纵复合直线超声电机

提出一种大功率夹心式纵弯复合直线超声电机。电机定子主体结构由2个小端相连的指数形变幅杆组成,并在连接处设有驱动足。纵弯振动叠加并在驱动足处产生具有驱动作用的椭圆轨迹。在经典变幅杆理论和变幅杆弯振的传递矩阵分析法的基础上,利用有限差分法,分析各结构参数变化对纵弯谐振频率变化的灵敏度,选取敏感度最大的参数作为设计变量,将电机的纵弯频率简并至27.476kHz。有限元仿真和阻抗特性测试结果与理论计算结果吻合。讨论分析了纵弯振动间的耦合作用并提出带耦合环节的等效电路模型拓扑结构,并利用单相驱动实验验证模型的正确性。电机样机的最大速度为1280mm/s,最大推力为45N。     

基于不对称振动模态的毫米级直线超声波电动机的研制

介绍了一款微型直线超声波电动机的研制。该电机利用两个频率不相等的不对称弯振模态工作,可以实现单相驱动和两相驱动。建立了电机定子的运动学模型,分析了在单相、两相驱动下定子驱动质点的运动轨迹,推导出其椭圆运动轨迹方程。利用有限元对在不同频率驱动下定子驱动点的运动轨迹进行了仿真,检验了电机运动机理分析的正确性。制作了微型直线超声波电动机样机,该电机定子的尺寸仅为1.72 mm×1.72 mm×6mm,在驱动频率为131.9 kHz、激励电压为40 V时,电机单相、两相激励时的空载速度分别为3.9 mm/s和4.9 mm/s。     

基于多变量变速积分的超声波电机超低转速控制策略

采用离线辨识的方法,取得超声波电机以驱动频率和驱动波数作为输入量,转速作为输出量的电机超低转速模型,根据模型采用变速积分方法对电机进行控制。对于模型的非线性特征,利用所建模型的曲率,修正控制器的积分系数,提高控制器的自适应性。针对1o/s以下的超低转速工况,论文设计了多输入量步进控制器,提高转速的跟随特性。结合PI控制,调整电机驱动频率降低速度稳态误差,实验结果证明了控制策略的有效性。     

开槽实心转子电机磁场及性能分析

在转子表面轴向开槽可以改善实心转子异步电机的起动性能。通过三维有限元法研究实心转子异步电机的电磁性能,可以充分考虑铁心饱和、端部效应和磁场轴向分布等因素,与样机实验数据比较,验证了三维有限元仿真建模的正确性和准确性。基于三维有限元模型的分析,得到转子开槽个数和深度对实心转子电机电磁性能的影响,说明了合理的开槽可以有效提高电机的起动转矩,研究结果能够为该类电机的优化设计提供依据。     

环型行波超声波电动机的分析与设计

分析和设计了一个环型行波超声波电动机。用有限元分析软件ANSYS对定子的压电陶瓷金属复合板进行了详细的模态和谐响应分析，通过分析和比较，振动模态（0，6）被选为工作模态。制作出了电机并检测了其性能指标。     

T型直线超声波电动机的运行机理及其特性分析

提出了一种新型T型直线超声波电动机,利用PZT d31模式激发压电双晶悬臂梁产生纵向振动,并通过驱动足与滑条间的摩擦作用带动滑条作直线运动。研究了电动机结构和运行机理,采用有限元方法对T型直线超声波电动机定子进行了建模和分析;利用冲量定理和力平衡原理建立电动机定子和滑条接触面力传递模型,仿真分析了不同预压力作用下电动机的速度-推力输出特性,实验验证了仿真分析结构的正确性。实验结果表明,在激励电压幅值Vpp为200 V和激励频率为23.75 k Hz作用下,电动机在预压力为50 N时的空载直线速度达到250 mm·s-1,在预压力为200 N时的最大推力达到7.6 N。     

新型定子永磁式双转子电机运行模式分析与实验研究

提出一种混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)用新型定子永磁式双转子电机(stator-permanent-magnet double-rotor motor,SPM-DRM),采用双凸极式电机结构简化了中间转子,有效提高中间转子的机械强度,并克服了双转子永磁同步电机研究中存在的中间转子永磁体散热难的问题。分析SPM-DRM应用于HEV的能量传递原理,结合有限元分析所得电机电磁参数,建立了 SPM-DRM 的数学模型,仿真分析了 SPM-DRM 的多工况运行模式;研制了实验原理样机并搭建基于 SPM-DRM 的动力混合系统实验平台,完成起动运行、纯电动驱动、混合驱动等多种典型工况的实验与分析。实验结果验证了理论分析的正确性、样机设计和控制策略的合理性。为该类电机实际应用于混合动力汽车的进一步研究提供参考。