复合式超声波电机的原理及前期设计

从复合式超声波电动机的结构入手,对其进行了分类,定性分析了不同结构超声波电动机的工作原理及其特性,并对纵－扭复合式超声波电动机设计中的关键问题进行剖析,为电机的结构设计提供理论依据。     

大力矩纵扭复合型超声波电机的理论及实验研究

首先提出了纵扭复合型超声波电机的设计理论。同时 ,指出纵振动系统设计精度低是导致纵扭复合型超声波电机难以实现模态简并的主要原因。通过实验研究 ,分析了纵、扭转振动在各自谐振点附近的振动特点 ,得出谐振 -非谐振点运行的纵扭复合型USM能输出较大力矩的原因。     

The Principle and the Earlier stage Constructional Design of Hybrid Ultrasonic Motor

】　从复合式超声波电动机的结构入手，对其进行了分类，定性分析了不同结构超声波电动机的工作原理及其特性，并对纵-扭复合式超声波电动机设计中的关键问题进行剖析，为电机的结构设计提供理论依据。     

纵扭复合型超声波电机的实验研究

概述了对纵扭复合型超声波电机的实验研究。其中包括压电陶瓷片的极化方式、有限元模型的修正、工作频率和振型的测量、电机负载转速等机械特性的测量、超声减摩实验、提高电机负载性能的关键因素 ,并指出今后要做的提高电机性能的实验。最终成功研制了一台直径 45mm纵扭复合型超声波电机 ,最大扭矩为 1N·m。     

斜槽式模态转换型纵扭超声波电动机的研究与实验

分析了斜槽式模态转换型纵扭超声波电动机的驱动原理,设计、制作了斜槽式模态转换型新型电机,并进行了实验测试与分析。实验结果表明在工作电压为380 V、预压力为0.44 N、激励频率为40.45 kHz时,电机的最大转速为15.6 r/min。     

超声波电机原理性样机大力矩的实现

指出调节纵扭振动谐振频率一致（这一过程称为模态简并）是提高纵扭复合型超声波电机输出力矩的关键。有限元方法计算得到的纵扭模态频率往往与实际存在着一定的误差,因此文中介绍了3种较实用的纵扭模态简并方法：调节定子有效截面系数α,调节转子高度以要用缩颈结构调节配重质量,并结合实验研究分别对这3种方案进行了评价。经模态简并后的纵扭复合型超声波电机原理性样机,最大输出扭矩已超过4Nm。     

基于面内振动的纵弯模式超声波直线电机制设计与实验

以基于薄板内振动的纵弯模式驻波型超声波直线电机为研究对象,选择矩形薄板压电陶瓷片定子及单足驱动形式为例,分析了驱动机理,设计电机的具体结构,制作了样机并进行了实验测试,结果表明,电机运行良好,正反向运动灵活.     

纵扭复合型超声波电机原理及模态简并研究

介绍超声波电机的发展概况，结构和运行原理，重点分析了纵扭复合型超声波电机的模态简并部题以及电机结构对谐振频率的影响，最后归纳出复合型超声电机通过改变结构实现模态简并的一般规律。     

超声谐波电动机的设计与分析

为获得低速输出的微特电机,提出一种新型超声谐波电动机。首先确定超声谐波电动机的整体结构,分析其工作原理,然后进行超声波发生器即行波超声波电动机的设计,行波超声波电动机由对称布置的两个纵弯复合式换能器驱动,分析其工作原理。最后进行换能器纵振频率、弯振频率及定子环频率之间的简并,并进行瞬态分析,研究对称分布的换能器在定子环上激励的两列行波的振幅叠加情况,为行波超声波电动机的进一步优化设计提供理论指导。     

专利快讯

单刷两相2/2极磁阻振动电机；交流永磁同步电机控制系统首次上电时转子的定位方法；直接起动永磁式电机的转子和其制造方法；永磁发电机转子；电刷式纵、扭型超声电机。     

双向驻波直线电动机

利用等效复合梁理论对双向驻波直线电动机定子齿的运动规律进行了理论研究,分析了定子和移动体的相互作用情况,使用有限元软件分析了定子齿的运动规律,对双向驻波直线电动机控制系统的控制机理和加电方式进行了理论和实验研究,实验验证了这种双向驻波直线电动机具有结构和驱动简单、高分辨率,可方便地实现正反向运动等优点。     

燃煤可吸入颗粒物在驻波声场中动力学特性的研究

为研究可吸入颗粒物PM 2.5在声波场中的动力学特性, 利用可视化技术建立研究颗粒物动力学特性的实验装置。采用电厂飞灰作为颗粒源，利用高速CCD摄像机动态地显微拍摄颗粒在水平声场中的运动轨迹，并结合数值方法理论模拟颗粒的运动轨迹。结果显示颗粒在驻波场的波节点处不振动、不飘移；波腹处只振动、不飘移；其余各点处的颗粒既振动、也向波节方向漂移，并与竖直方向的运动叠加，形成在声场中的运动轨迹。颗粒振动频率与声波频率相同，但因颗粒存在惯性，振动速度幅值小于声波速度幅值，且相位滞后。动力学特性的结果显示：振动使得颗粒在单位时间内扫过的面积大大增加，有利于颗粒间的碰撞团聚；漂移特性有利于颗粒间的碰撞和气流中颗粒的分离。     

New fuzzy reasoning-based high-performance speed/position servocontrol schemes incorporating ultrasonic motor

A high-performance servo control scheme using compact ultrasonic motors (USMs) as actuators has not yet been practically realized in modern industry and office automation systems because the dynamic and steady-state modeling of USMs is almost impossible from a theoretical point of view. A high-performance speed/positional servo control scheme based on modern fuzzy reasoning concepts and featuring a traveling wave-type USM with high torque at low speed range is presented. The control method of the USM servo system using inverter frequency and voltage control strategies for the speed and amplitude of the traveling wave on the USM stator and the phase difference control scheme between two-phase high-frequency inverters are demonstrated and evaluated using experimental results. In particular, the control implementation is described from a practical viewpoint     

大型电机定子绕组固有振频的估算

本文提出了用驻波理论来预计定子绕组自然振动的方法，并对一台样机的预计振动频和实测振频进行了比较，确定这些振频是实时监控和故障定位的重要步骤。     

超声电机的试验研究

首先叙述了实验研究对超声电机技术发展的重要性。文中简明介绍了自南京航空航天大学超声电机研究中心创建以来 ,超声电机实验仪器设备的建设和超声电机试验研究的进展。重点叙述了超声电机零、部件模态试验、瞬态试验和机械特性试验等的试验目的、方法、仪器设备及经验体会。文中列举了若干典型试验结果。最后强调指出 ,为了进一步提高超声电机产品质量、扩大超声电机应用市场 ,还需继续改进老的试验系统 ,建立更新更多的试验仪器和设备     

基于有限元法的驻波型直线超声波电机振动特性分析

采用有限元法研究一种驻波型直线超声波电机的振动特性。建立了电机的三维有限元模型,在有限元模型的基础上对电机进行模态分析,得到了电机横向一阶弯曲振动的共振频率,并分析了驱动足的位置对共振频率的影响。在模态分析的基础上,给电机通以高频交流电进行谐响应分析,研究电机在外加电源作用下的横向弯曲振动的振幅以及驱动足尖的运动轨迹。制作了驻波型直线超声波电机样机,对样机进行阻抗-频率特性测试,测试结果验证了理论分析结果。     

行波型超声波电动机定位控制系统

速度控制和定位控制是超声波电动机控制的难点,而定位控制又因其时常包含速度调节过程(即速度控制)成为研究热点.由于超声波电动机复杂的非线性关系,常规的控制方法根本不能满足其控制需求.本文设计了一种新型的超声波电动机定位控制系统,该系统结合了模糊与PID控制算法的优点,即首先采用模糊算法调节频率控制量的参数值,改变电机速度实现初步定位;其次在设定目标值附近切换成PID控制策略,通过调节两相输入电压的相位差使其精确定位.本系统通过模糊PID控制器分别实现对超声波电动机两相输入电压的频率和相位差进行控制,通过实验证明,模糊PID控制策略能有效的实现对行波型超声波电动机的定位控制,其定位精确性可以得到保证.     

A new design method and half-step operation for ultrasonic stepping motors

In this paper, a systematic design method and a new half-step operation are proposed for ultrasonic stepping motors (USMs) which are based on the principle of spatially shifted standing vibrations. With emphasis on the combination of the order of vibration mode, the number of spatial phase shifts, the number of electrodes, and the number of simultaneously excited electrodes, the design equations and constraints are newly derived, hence, proposing the design procedure. The finite-element method and impedance measurement are also employed to investigate the vibration of the stator. By borrowing the control idea of electromagnetic stepping motors, the half-step operation is newly applied to this USM so that the step size can be further halved. An 80-step USM is prototyped. The proposed design method and half-step operation are well supported by experimentation.     

微型直线超声电动机发展与研究现状

概述了直线型超声电机的运动机理和特点，分类总结了国内外行波型、驻波型、复合振子型、仿生步进型等四类典型直线型超声电机的发展及其研究现状，指出了直线型超声电机在理论建模、运动控制、工程应用等方面存在的问题和研究内容，以及发展方向。     

混合激励型直线超声波电机的双相位控制研究

本文研究了混合激励型直线超声波电机的双相位控制特性,研究了多种双相位控制策略及对应的相位-速度关系。文章利用解析法推导了混合激励型直线超声波电机驻波表达式,推导了不同双相位控制策略下的电机的速度特性公式。利用ANSYS软件建立了电机有限元模型,通过谐响应分析进一步研究了不同双相位控制方案下驱动足振幅变化规律。最后搭建实验平台,通过实验进一步验证了双相位控制理论分析的正确性。