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。     

多层压电陶瓷驻波超声微电机的研究

主要研究了多层陶瓷双梁结构的超声驻波微电机。首先用有限元方法分析了该结构的振动模态，得到一适合电机运转的工作模式电机定子的固有扭转模态。定子扭转振动带动其上双梁产生弯曲振动。多层压电陶瓷产生纵向振动，从而构成纵、扭、弯复合超声电机。我们在计算的指导下设计并制作了一组微电机，电机直径３ｍｍ，定子高在４５ｍｍ之间，转子厚度为１ｍｍ，电机工作频率在５０８０ｋＨｚ，与计算结果基本符合。最后我们对电机的加工工艺，组装技术及结构设计进行了分析，指出了计算结果与实际工作状态存在差异的原因，并提出了改进的建议。     

行波超声电动机定子性能的有限元仿真

利用ANSYS软件 ,基于旋转型行波超声电动机 ,建立了圆盘形定子 (包括压电体和弹性体 )有限元模型 ,考虑压电效应 ,探讨了不同压电陶瓷对超声电动机定子性能的影响 ,给出了定子振动模态、谐振频率、定子表面质点运动轨迹与压电陶瓷的材料特性间的关系 ,仿真与试验数据吻合良好 ,有限元分析结果为超声电动机定子的优化设计提供了理论依据     

大区互联系统稳定计算中负荷模型研究

针对我国大区电网互联后稳定计算中出现的新情况，通过采用不同负荷模型对我国3个大区互联系统重要输电断面稳定极限的计算比较，详细分析稳定计算中马达挂在不同电压等级、配电网不同模拟方法对马达特性及稳定计算结果的影响，指出我国有些网调长期采用的马达模型存在定子漏抗过大的问题，建议现阶段采用IEEE-6马达模型，或者采用国内提出并计算出的稳定特性和稳定水平与之比较接近的研究马达模型或综稳Ⅲ型马达模型。     

高压大功率芯片封装的散热研究与仿真分析

以工作电压为70V、输出电流为9A的高压大功率芯片TO-3封装结构为例，首先基于热分析软件Flo THERM建立三维封装模型，并对该封装模型的热特性进行了仿真分析。其次，针对不同基板材料、不同封装外壳材料等情况开展对比分析研究。最后研究封装体的温度随粘结层厚度、功率以及基板厚度的变化，得到一个散热较优的封装方案。仿真验证结果表明，基板材料和封装外壳的热导率越高，其散热效果越好，随着粘结层厚度以及芯片功率的增加，芯片的温度逐渐升高，随着基板厚度的增加，芯片温度降低，当基板材料为铜、封装外壳为BeO，粘结层为AuSn20时，散热效果最佳。     

汽轮发电机定子系统固有频率新算法

本文应用群表示理论简化了汽轮发电机定子系统的结构，用有限元方法分析了汽轮发电机定子系统二维和三维两种模型的固有振动特性，给出了冷态工况的二维和三维模型的模态，同时比较了两种模型的分析结果。由模型分析和计算结果可以看出三维模型更符合实际结构。     

行波型超声波电机定子的对比实验研究

根据定性分析超声波电机设计所涉及的材料、结构和尺寸等问题,设计了不同结构参数的定子.利用有限元法建立了带齿的行波型超声波电机定子的模型,并进行定子的振动模态分析和共振频率的计算.通过实验测试超声波电机的输出特性,分析了不同结构参数的定子对超声波电机输出特性的影响.最后,通过分析结果和实验结果的比较,对超声波电机弹性体厚度与压电陶瓷厚度的比值范围提出了一定看法.     

负磁致伸缩材料对电机振动噪声抑制的分析

针对硅钢片磁致伸缩效应造成电机振动噪声问题,研究在电机定子硅钢片上打孔并填充负磁致伸缩材料来减小电机振动噪声。建立电磁-机械耦合数值模型,用有限元方法计算并分析了由磁致伸缩效应引起定子结构的振动,得到在电机定子铁心的齿根和齿尖处的振动较大;选择在应力集中的地方打孔,分别计算了填充负磁致伸缩材料Ni和SmFe_2时的应力和振动情况,计算结果显示电机定子应力和振动减小。     

双足驱动直线超声电机定子的振动特性研究

提出一种新型双足驱动直线超声电机,采取一种结构简单的人字形结构定子,主要由4片压电陶瓷和金属基体构成。利用ANSYS软件建立其定子的有限元模型,对振动模态和谐响应进行仿真分析。探讨和分析了不同的定子夹角和定子材料对其谐振频率和振幅的影响。研究结果表明,电机定子的二阶弯曲振动模态是该新型双足驱动直线超声电机实现驱动的工作模态,其振幅大小与定子夹角和定子材料均有直接关系。在分析的三种定子材料中,紫铜定子的谐振频率最小,硬铝定子的振幅值最大。     

预应力对超声电机定子振动影响分析

为揭示预应力对超声电机定子振动特性的影响,准确分析电机的输出性能,对行波旋转型超声电机定子结构在有、无预应力两种状态下进行了模态分析,研究了预应力对超声电机定子振动固有频率和振幅的影响,提出了模态"纯"度的判别标准,分析了预应力对模态混叠的影响。结果表明:预应力增加了超声电机定子振动的固有频率,增大了定子振动的振幅,能够有效抑制电机模态混叠现象。     

行波接触型超声波电机定子振动有限元分析

行波接触型超声波电机是一种利用压电晶体的逆压电效应获得驱动力矩的新原理微特电机,它与由电磁作用获得转矩的电磁型电机的工作原理截然不同。该文在考虑定子环沿径向厚度变化及内外边界约束条件的基础上,建立了带有齿的行波接触型超声波电机定子模型,利用有限元法进行了定子模态和强迫振动响应分析,研究了定子直径和齿高对定子振动的影响。通过计算结果与实验的比较,证明有限元方法对于由复合材料构成、具有齿的结果超声波电机定子振动的分析是一种行之有的方法。     

材料对超声电动机性能的影响及其选择

超声电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转换为机械能的一种压电换能器，因而压电材料对电动机的性能起着至关重要的作用。超声电动机是靠摩擦驱动，将定子的振动能转换为转子的旋转机械能。而压电片与定子、摩擦材料与转子的连接都要靠胶完成。因此，摩擦材料、胶粘剂也是影响电动机性能的重要材料。文中结合系列环形行波型超声电动机样机制作的成功经验，分析了这些材料对超声电动机性能的影响，并对这些材料的选择进行了较详细的讨论。     

圆柱定子三自由度球转子超声波电机的轨迹运动方程

圆柱定子3自由度球转子超声波电机利用一个定子的3种共振模态的两两叠加、合成，分别驱动一个球转子的3个自由度的旋转运动，三相同时激励时的轨迹运动方程是实现球转子预期轨迹控制的关键理论模型。在定子3种不同模态的有限元分析基础上，该文推导了圆柱定子3自由度球转子超声波电机在3相同时激励时的运动轨迹及传递机理，并对不同激励条件下的轨迹运动方程进行了分析、对比，为提高圆柱定子3自由度球转子超声波电机的定转子传动效率和进一步定量分析动力传递方式，定子优化设计，以及球转子的轨迹控制策略奠定了理论基础。     

Analytical solution on the non-linear vibration of a traveling wave ultrasonic motor

A vibration model for the stator of traveling wave type ultrasonic motors has been presented using Kirchhoff plate theory. In this model, the vibration equation influenced by electric field is established based on the geometric equations, the constitutive equations and the balanced equations for the structure. This electric field distribution is assumed based on Maxwell equation. Shearing deformation, rotary inertia and damping of the piezoelectric ceramic are been taken into account. Firstly, the dynamics of the stator is discussed. The mode of the stator is derived and validated by comparing the resonant frequencies and modal shapes with those by finite element analysis. Then, the effect of the piezoelectric ceramic damping is also discussed. Finally, The friction layer is simplified as the axial spring. Using modal shapes as the weight function, the analytic solution under the forced vibration for the stator is computed by Galerkin method. The theoretical model and its analytic solution in this paper contribute to simplifying the model for the parametric study and understanding the vibration between the stator and the rotor.     

一种新型行波超声波电动机的研究

介绍了一种新型行波驱动超声波电动机，它不同于以往超声波电动机定转子之间动态过程中为点接触的结构形式，采用了线接触的新型结构。运用振动理论推导了电机驱动原理，并用ANSYS软件建立了电机定子有限元模型，分析了电机定子各项参数对其动态特性的影响，通过实验得到了该电机的动态特性。     

三自由度圆柱定子超声波电机运动轨迹仿真

基于超声波电机中压电陶瓷的逆压电效应、定子振动、转子旋转的原理,考虑弯曲振动引起的纵向振动,应用几何原理和振动理论,对圆柱定子激励频率相同、激励电压和激励的初相位各不相同的电信号引起的各单相振动进行合成,推导了三自由度圆柱定子超声波电机在三相同时激励时定子表面质点的轨迹运动方程,并仿真出同频率、不同相位差、不同电压激励时的运动轨迹,分析了这三个因素对定子表面质点轨迹的影响,为三自由度超声波电机的轨迹控制和姿态控制奠定了理论基础。     

支撑宽度对环形超声波电动机定子振动特性的影响

环形行波型超声波电动机工作时,为了获得定子的最大振幅,定转子一般均采用弹性支撑.但当电机的直径增加时,定转子的支撑部分在轴向压力作用下引起的弯曲变形会大大增加,从而减少了电机的输出转矩.主要分析定子支撑宽度对定子振动特性的影响,并得出:直径108 mm环形行波型超声波电动机的支撑宽度以9mm和4mm为宜.     

液体媒质超声波电机特性与饱和流速的研究

与一般超声波电机依靠定转子之间的摩擦来传递能量不同，非接触型超声波电机的定转子不直接接触，克服了接触型超声波电机的易磨损、不能长时间工作等缺点，是超声波电机领域的一个新的研究方向。该文介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机，其转子浸于液体之中，不与定子直接接触，定子振动所产生的能量，通过液体传递给转子，从而驱动电机旋转。文章给出了电机的结构及工作原理，并且简要介绍了电机驱动电路的实现。该文实验验证了电机的基本运行特性，测定了电机转速、驱动频率和驱动电压之间的关系。实验中发现，在一定范围内，电机中液体旋转速度随定子振动速度的增大而增大，而当电机定子圆环振动速度超过某一特定值后，电机中液体的转速出现了饱和流速现象。文章中对液体饱和流速问题进行了理论分析，证明了液体中声场的非线性是导致饱和流速的主要因素，并通过实验测出了饱和流速与液面高度、液体浓度和非线性参数之间的关系，实验结果与理论分析结果一致。     

卧板式直线超声电机的特性分析模型

直线超声电机摩擦接触特性对电机性能的影响很大,直线超声电机的摩擦驱动机理往往不同于旋转超声电机,无法应用旋转超声电机的接触模型对其进行分析。针对一款卧板式直线超声电机,基于弹性接触理论建立了其摩擦接触分析及特性预估模型。该模型考虑了施加预压力后定子工作状态的改变,以及定、动子相对滑动速度差对摩擦力的影响。利用所建立的模型,对卧板式直线超声电机的机械输出特性进行了仿真计算,并分析了定子振动特性、预压力、接触界面摩擦特性、施加预压力弹簧刚度特性、驱动频率等参数对电机机械特性的影响。制作了样机,并对样机的机械性能进行了测试。试验结果表明,所建立的模型对直线超声电机特性的估算是有效的,可以为直线超声电机的设计和特性分析提供参考。     

基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法研究

分析了感应电机定子线圈短路故障时的振动特征及定子电流的谱特性，指出由于受电机固有不对称等因素的影响，单纯利用振动谱分析或定子电流信号频谱分析(MCSA)诊断定子线圈短路故障，不能得到准确可靠的诊断结果；提出了一种基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法，能有效提取电机定子故障时的特征信息，利用该方法可提高故障识别的精度；实验结果证实，基于相关分析得到的谱特征可以作为感应电机定子线圈短路故障诊断的依据。