基于多芯片集成技术的超声波电机驱动控制电源研究

多芯片组件是实现电子装备小型化、轻量化、高性能、低成本专用集成电路不可缺少的关键技术。应用该技术对超声波电机驱动控制专用集成电路技术和专用芯片模型建立方法进行了初步研究，并对部分电路进行了仿真，对继续进行国内超声波电机专用集成芯片的研究作了有益的尝试。     

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。     

基于CPLD的环型行波超声波电机驱动控制技术研究

以直径为30mm的环型行波超声波电机（RTWUSM）为例,设计了一种利用正弦波信号直接放大后驱动的RTWUSM驱动控制电源。电源采用DSP高速CPU控制系统,采用可编程逻辑器件（CPLD）和D/A组成的直接数字频率合成（DDS）电路来产生两相正弦波、双极性晶体管组成的线性功率放大电路和光电编码器采集的速度信号为反馈的速度闭环控制技术,利用DDS原理,通过D/A来调节输出的驱动信号的频率、相位和幅值,实现了RTWUSM的准确定位控制。驱动部分采用电源峰峰值跟踪和并联谐振技术,降低了驱动控制电源的损耗,提高了效率。通过对RTWUSM30的位置控制,证实了该驱动控制技术的可行和正确性,为进一步扩大环型行波超声波电机的应用奠定了基础。     

基于Ansys的超声波电机驱动单元的热仿真

本文根据RTWUSM驱动电路的特点,拟用MCM技术对部分电路进行集成设计,应用Ansys对该驱动集成单元在不同对流情况下进行热仿真,模拟得到集成单元中的温度分布及散热状况,分析结果表明在空气强制对流情况下比空气自然对流时电机驱动控制装置内的芯片最高结温要低,散热状况较好,从而为电机驱动控制电路的集成设计提供理论依据.     

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。     

基于有限元法的行波型超声波电机阻抗特性分析

利用有限元方法对行波型超声波电机的阻抗特性进行定量分析.以直径为60mm的行波型超声波电机为例,建立了电机定子的有限元分析模型,分析了在20～50kHz频率范围内,超声波电机定子的输入阻抗随频率变化的规律.此外,介绍了一种基于虚拟仪器技术的超声波电机阻抗测量方法,在20～50kHz的频率范围对该电机定子阻抗进行了测试.结果表明,利用有限元法计算得到的电机定子阻抗特性与实际测量值相符.     

行波型旋转超声电机温度场分析方法

针对行波型旋转超声电机发热严重的问题,建立三维瞬态温度场的模型.综合考虑超声电机产生损耗的原因,对各部位的损耗进行理论推导和数值计算.利用Ansys软件对理论模型进行仿真,分析了超声电机关键部位的温度分布情况.建立了一套温度测试系统,对理论模型和仿真结果进行试验验证.结果表明,理论分析和试验结果基本吻合,为进一步研究超声电机的热源优化问题提供了分析和试验方法.     

RTWUSM30环型行波超声波电机谐振升压驱动器的研究

从超声波电机等效电路出发,研究了无变压器驱动的谐振升压超声波电机驱动原理,以RTWUSM30超声波电机为对象分析了输出电压与电感、输出电压与占空比的关系,以及输出信号各次谐波幅值和谐波所占的总功率比值同驱动信号占空比的关系。并设计了电路驱动RTWUSM30超声波电机,试验结果证明了该方案的有效性和可行性。     

球形行波型超声波电机的驱动数学模型

球形行波型超声波电机可以实现球面轨迹的运动,但是目前其设计仍处于经验阶段。该文从球形行波型超声波电机的原理与基本结构出发,利用坐标变换关系得到转子运动时定、转子接触面上接触力的分布情况,分析了行波定子与球转子接触点的摩擦驱动力和摩擦阻力。根据运动稳定时球转子的力和力矩平衡及行波定子的轴向力平衡关系,得到球形行波型超声波电机的驱动数学模型。通过仿真分析了结构参数和行波定子特性的影响,初步验证了上述模型。     

基于ARM的行波超声波电机驱动控制系统研究与实验

针对行波超声波电机的驱动特点和要求,研制出一种适合于行波型超声波电机的PWM驱动控制系统.系统以ARM微控制器S3CA4BOX为核心,可采用变频、变相调速方式对电机进行闭环控制.实验结果表明,PWM驱动控制系统产生的驱动信号能够稳定、可靠地驱动电机工作.     

基于能量等效的行波型超声波电动机分析模型

利用能量等效原则把环形压电复合定子等效成等直梁结构,综合考虑压电复合定子的机械损耗(包括压电陶瓷和金属基体的损耗)、转动惯量和剪切变形,利用铁木辛柯梁振动理论得到了压电复合定子在自由状态下的频率方程和受迫状态下的振动解析解;利用库仑摩擦接触理论建立了定、转子之间的力传递模型,探讨了接触角与定、转子预压力、振动幅值、摩擦材料弹性刚度之间的关系,给出了电机稳态时的输出力矩表达式,并分析了电机能量损耗的组成,通过把定、转子接触面的摩擦损耗和转子的输出功率等效为定子振动的弯曲阻尼损失,建立了电机的输出效率表达式,从而系统地建立了基于能量等效的行波型超声波电动机特性的解析模型.     

大功率LED筒灯散热分析

随着LED芯片输出功率的不断提高,对大功率LED灯具的散热分析与设计已成为LED灯具封装的关键技术之一。本文利用有限元方法对LED灯具的温度场分布进行了模拟计算。计算结果表明15W LED筒灯温度场分布与实验结果吻合,在此基础上进一步分析了PCB导热率、导热胶导热率和芯片位置等因素对LED灯具散热效果的影响,分析结论为后期LED灯具散热优化设计提供了重要的参考依据。     

耦合网络模型和有限元模型计算巨型水轮发电机定子温度场的比较研究

为了研究用耦合网络模型替代有限元模型来节约计算时间和内存空间,该文在建模原理一致的基础上,针对发电机定子铁心段基本单元分别建立了基于有限元法计算参数的非线性热-流体耦合网络模型和基于热-流体耦合单元的三维非线性有限元温度场模型。采用这两种模型计算了多种工况下、多个典型区域的定子铁心段基本单元温度分布,用统计方法对两者计算结果的偏差作对比分析,表明两种模型的温度计算结果是接近的,且基本上都在实测值范围内,说明两种模型的有效性。而前者的计算时间和内存空间比后者大为减少。为求解具有复杂冷却结构的三峡发电机定子温度场提供了一条可行、有效的途径。     

基于电机热模型的电动机保护方法的研究

本文采用电动机热模型 ,研究了因过载、不对称运行、频繁起动等故障而引起的过热时 ,对电动机实行保护的可行性。在分析电动机热模型的基础上 ,推导出了电机温度的在线离散算法。采用这种算法可以实现电机故障运行时绕组内部温度的实时计算 ,从而实现电动机的智能化保护。文中给出了基于热模型的电动机综合保护器的结构。仿真结果表明 ,基于热模型的电动机综合保护是可行的     

电动机热模型保护的整定计算

热模型保护是电动机在启动和运行期间的主要保护,需要根据电机参数以及负荷特性进行整定。结合宝钢的实践应用,通过分析过热保护的数学模型和实现原理,给出了保护相关参数的设置以及计算方法。根据仿真结果对比分析,热模型保护能够吻合电动机的运转特性,保障电动机的安全可靠运行。     

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.     

大功率直流接触器温度场仿真及影响因素分析

对大功率直流接触器的温度场进行了三维有限元热-电耦合仿真.在建立热分析模型时通过热源等效处理,综合考虑了动、静触头间接触电阻和电磁系统中线圈的发热对接触器温升的影响.在仿真中基于热相似理论计算了接触器各向表面的对流散热系数,考虑了连接铜板对散热的影响,并利用试验对仿真结果进行了验证.基于该模型,进一步研究了接触压力、接触墩外露表面的散热面积、外壳的厚度和材料、连杆材料对接触器温度场分布和触头温升的影响规律,并利用数据拟合得到了触头温升与接触压力的函数关系,为接触器的性能改进和提升提供了理论依据.该研究成果也适用于其他同种类型的开关电器.     

基于热网络的机载直流无刷电机散热仿真分析

结合机载电机设计的特点,本文建立了转子内部存在航空液压油的直流无刷电机的热网络模型,并对12kW的原型机进行了散热分析.本文首先对电机的损耗进行了全面的分析,着重分析航空液压油在高速旋转的电机气隙中产生的粘滞损耗.将损耗作为热源,建立了相应的热网络模型,并且对不同工况条件下电机的温升进行了分析,着重分析了转子中通过航空液压油对电机温升的影响.同时仿真结果表明电机能够在最恶劣的工况下安全稳定运行.