行波超声马达传动机理的研究（一）：运动传递机理及定子中存在弯曲…

首先基于几何分析法研究了压电行波超声马达的运动传递机理，重点分析了驻波的产生和行波的合成原理，与转子相接触的定子表面质点的椭圆运动。然后基于弹性动力学方法研究了在定子中存在弯曲行波的条件，得出旋转型压电行波超声马达定子中弯曲行波的产生是基于同频和同节线的两个正交弯曲振型的叠加规律，提出了对圆形薄板圆形对称的基本结构要求。     

行波超声马达传动机理的研究(二)——运动平稳性分析及其调速机理和动力传递机理

详细分析了压电行波超声马达定子中两相驻波波幅不等、振动相位差异于９０°时，对转子运动平稳性的影响，并得出定子中同时存在驻波和行波，转子旋转速度以两倍的激振频率变化的结论。系统地研究了压电行波超声马达的三种调速方法：调压、调频、调相。讨论了该马达驱动力产生和负载特性     

旋转型压电行波超声马达的驱动与控制技术

压电行波超声马达是一种由高科技发展起来的全新概念产品，它利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将定子的微观变形通过共振放大和界面摩擦，转换成转子的宏观运动。     

直线型行波超声马达的研究

从理论上证明了用于直线型行波超声马达的波形成的可行性。并用制作的两个超声压电换能器、自由－自由梁和滑块组成了一台直线型行波原型超声马达。试验表明：这台直线型原型超声马达能作直线往复运动。     

行波超声马达定子谐振频率的分析计算

针对行波超声马达的一种结构，通过等效简化其复合材料定子的模型，推导了定子谐振频率的近似计算方法；还利用有限元法分析计算了定子的振型及其谐振频率；两种方法的结果基本相符，说明基于简化模型的近似计算方法能够反映定子振动的实际情况，这有益于定子结构设计中合理确定相关参数，提高马达的效率和性能。     

国内压电超声马达研究的现状和发展

近几十年来，世界上许多国家对压电超声马达进行了大量的研究。我国自８０年代以来也进行了一些压电超声马达的理论探索和研制的实践工作。本文根据近十几年来国内的有关文献资料，综述了压电超声马达在国内的发展情况，列举了行波型压电超声马达、驻波型压电超声马达、微动压电马达等典型例子，并指出了今后的研究方向。     

杆状弯曲行波超声电机定子和转子的优化设计

采用有限元模态分析和谐响应分析方法，分析了杆状弯曲行波型超声电机定了上开槽尺寸与其一介弯曲固有频率的关系以及开槽尺寸与定子上与转子接触部位振幅的关系。对电机转子的两种设计方案进行运动分析和有限元接触分析，并得出两者结论是一致的。     

一种新型非对称电极的非接触压电微马达

提出一种基于非对称电极驱动的非接触压电微马达.圆盘型压电陶瓷作为激励源以产生周向行波.研究了该电极激励行波的条件.根据理论分析,设计了马达样机进,行了实验,并比较了对称电极和非对称电极两种情况下转子转速与频率的关系,得知非对称电极驱动明显提高了压电微马达的转速.     

圆柱体弯曲型行波超声电机的研究

对圆柱体弯曲型行波超声电机进行了研究。该电机利用圆柱体的两个正交的一阶自由-自由弯曲模态进行工作。首先介绍了这种电机的工作原理;提出了控制电机定子弯曲共振频率的方法;对压电元件位置安排进行了定子的响应分析,成功地设计和制造了原型样机。还对定子进行了激光散斑测振实验,得到了它的一阶振型图。     

环形行波式超声马达的输出特性及实验研究

在假定超声马达的定子与转子的接触形式符合刚体与分布弹簧模型的条件下，通过对超声马达定子的振型、固有频率以及强迫振动的分析，导出了定子表面振幅与激振参数的关系，进而建立了超声马达的数学模型。实验结果证明了理论分析的有效性。     

行波离子迁移谱的行波脉冲电源设计及应用

基于行波的无损离子操作结构装置(TW-SLIM)是一种新型的可实现复杂气相离子操作的离子漂移管,是行波离子迁移谱(TWIMS)的核心器件,其利用行波脉冲电源提供振荡电场实现离子传输和分离。针对行波无损离子操作结构特性,采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)作为行波脉冲信号源,使用集成半桥驱动器作为栅极驱动,以金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)构成的半桥拓扑电路作为脉冲输出级,使用可调高压电源作为半桥电路的直流母线电源,设计了一种行波脉冲电源。脉冲电源输出脉冲电压最大频率可达100 kHz,峰-峰值可达200 V,上升时间和下降时间均小于20 ns。在实验室自制的行波离子迁移谱仪器平台上测试了行波幅值和频率对离子传输和离子分离的影响。结果表明,当频率为10 kHz、幅值为35 V时,六(2,2-二氟乙氧基)磷腈的传输效率最高;在行波幅值不变时,随着行波频率的增大,离子信号强度减小。利用六(2,2-二氟乙氧基)磷腈和六(1H,1H,3H-全氟丙氧基)磷氮烯探究行波幅值和频率对离子基于结构分离情况的影响,在行波幅值不变时,随着行波频率增大,对2种离子的分离能力变强;在频率不变时,随着行波...     

一种环型驻波超声电机的结构设计与工作机理

对环状超声电机定子中驻波的特征进行了分析,探讨了驻波状态下电机定子端面质点轨迹与矩形板表面质点运动轨迹之间的差异,指出驻波状态下圆环定子内圆周侧面上只有靠近波峰和波谷附近的区域和电机转子相接触,且接触区域的正压力会增大。设计了一种新型驻波超声电机,电机定子内侧面采用矩形小齿结构,并且实现了电机的薄型化。分析了此驻波电机的工作机理,证明利用驻波状态下波峰和波谷位置矩形小齿的位移能够驱动电机转子。制作了样机,完成了电机定子性能测试和电机运行实验。实验结果表明,电机在输入单相电压信号时能实现平稳运转。     

结构扰动的行波主动控制

将结构的扰动视为行波的传播,通过主动控制波的传播路径来实现对扰动的控制,通过主动控制器的作用,扰动能量在上游被抑制或吸收掉,下‘游的能量达到最小．按照行波模型导出了两点测量、两点施加控制的控制律,仿真结果表明行波控制器能达到相当好的控制效果。     

行波微泵驱动参数对驱动效果的影响

提出一种新型的无阀机械微泵,它依靠微泵管道顶部铺设的压电薄膜阵列产生的超声行波来驱动微管道中的流体。根据超声行波驱动微流体的原理对微泵进行ANSYS有限元建模和CFX流固耦合计算,得到了选定模态下内边长为200μm的方形微泵管道中流体的动力黏度与微泵驱动能力的关系,以及驱动电压幅值和频率对管口流速的影响曲线。结果表明：驱动电压的幅值大小与管口流速成正比,且当驱动频率等于共振频率时驱动效果最明显;当流体动力黏度小于0.001Pa·s时微流体流速随黏度增大而线性增大,之后则缓慢减小。此外,通过CFX后处理得到了微管道中的截面流速矢量图,由矢量图可以看出,在行波驱动作用显著的部分流速分布呈现自微管顶部向下逐渐减慢的特点,而在行波驱动作用极微弱的部分则流速分布近似呈抛物线形状。     

基于半解析法的旋转型行波超声电机定子的动态特性分析

采用一种基于Mindlin一阶剪切理论的半解析环形单元来分析结构外形复杂的旋转型行波超声电机定子。对于定子沿圆周分布的齿则采用三维八节点空间六面体等参数单元进行描述,并运用Guyan技术将定子齿单元的刚度和质量凝聚到基体上,不仅反映了齿在空间各个方向对定子动态特性的影响,而且达到了缩减计算量的目的。该模型可方便地计算定子的各阶模态,通过算例和实验说明模型是可行的,可用于电机系统性能预测和参数优化设计。     

超声马达定子磨损行为研究

利用自制的超声马达摩擦特性模拟试验台 ,研究了接触预压力和负载力矩对超声马达定子磨损状态的影响 ,提出用绝对转差率 Sf描述定子和转子相对滑动速度变化率。借助于光学显微镜对定子磨损机理进行了分析。结果表明 ,马达定子磨损特征的变化与接触预压力和负载力矩有关 ,可以用 Sf表征。当 Sf<0 .3 4时 ,定子齿面主要表现为表面抛光磨损特征 ;当 Sf>0 .52时 ,定子齿面出现较严重的犁沟磨损特征。     

霍尔电流传感器在输电线路行波故障定位中的应用

电流行波的采集是输电线路行波故障定位的首要环节，由于行波频率很高，因此了解电流传感器在高频环境下的传输特性是十分必要的，结合霍尔电流传感器在输电线路行波故障定位的应用，列出了磁补偿式霍尔电流传感器的数学模型，对它的幅频、相频特性作了进一步分析，并且讨论了其对行波高频噪声的抑制作用。     

行波型超声波电动机摩擦材料的寿命预测模型

针对转子摩擦材料与定子的动态接触过程,提出摩擦材料的磨损是由定子上的波峰一次次包络而产生。借助行波型超声波电动机定子和转子的粘弹性接触模型,推导出法向压力分布和定子与转子相对滑动速度函数,代入Archard经典磨损计算公式,建立了行波型超声波电动机摩擦材料的磨损寿命预测模型。在建模中,利用了行波中位移和时间参数之间的特定关系,分析定子和转子的接触区间大小,并考虑摩擦材料厚度变化。基于所建立的模型,模拟迭代出一种行波型超声波电动机的摩擦材料磨损寿命预测曲线。结果表明,磨损寿命预测曲线与试验结果相一致,证实了预测模型的合理性。