超声电机湿热环境试验研究

为研究超声电机对湿热环境的耐受性,采用人工模拟加速法对其进行湿热环境试验,测试并比较超声电机湿热环境与常态环境下的电机机械性能、定子性能及摩擦材料吸湿性能.试验结果表明,经过湿热环境加速试验后,超声电机仍可正常工作;电机机械性能与定子性能试验前后较稳定;以聚四氟乙烯作为摩擦材料基体对超声电机在湿热环境下工作或储藏较适合...     

旋转行波超声电机最优预压力的研究

为提升旋转行波超声电机输出性能,研究其在不同负载下的最优预压力,针对TRUM-70H超声电机进行了理论计算和实验验证。建立超声电机动力学模型,分析了预压力对超声电机机械特性的影响;以TRUM-70H超声电机为对象,分析其最优预压力与负载力矩间的关系;搭建超声电机多功能测试平台,验证理论推导结果,并指出误差存在的原因;根据研究结论,提出超声电机装配时应根据负载选用预压力。结果表明,预压力和负载力矩对超声电机转速的影响存在耦合关系;在超声电机有效工作范围内,最优预压力值与负载力矩近似呈线性正相关;装配时根据实际负载需求设定超声电机预压力,可提高其输出效率。     

一种新型多定子直线型超声电机的研究

直线型超声电机具有可直接驱动、精度高、响应快、适用于真空环境等优点，但驱动力较小。为提高工作台的负载能力，该文提出并研制了一种多定子直线型超声电机。样机由两个定子和一个动子(与工作台台面相联)组成。定子是一个利用1阶纵振和2阶弯振、带双足的兰杰文振子，双足交替驱动。讨论了该电机的驱动机理，对定子的结构进行了优化设计，给出了定子、动子、工作台一体化的设计方案，并对电机的输出性能做了初步的实验研究。     

真空度对环形行波超声马达驱动特性的影响

超声马达是一种适合于真空环境中工作的理想驱动器,但其在真空下的特性研究较少。利用真空试验机和超声马达特性模拟实验台,分别在常压、低真空和高真空下测试了无磁型和普通型环形行波超声马达的转速和转矩特性。结果表明,两台超声马达的转速和转矩均随环境压强减小而减小;在真空下,普通型超声马达的负载特性较常态下差,无磁型超声马达负载特性受真空度影响较小,且优于普通型超声马达的负载特性。运用声悬浮和摩擦学理论初步分析了产生此现象的原因。     

超声电机定子的驱动方式及其振动响应特性

通过对行波型超声电机定子电学特性的描述,分析了其电学特点以及对功率驱动的要求,探讨了其在不同工作频带和驱动方式下所具有的特点。在实验研究中,设计了相关实验方案,研究了定子在不同驱动方式下所具有的振动响应、电学性能以及相对的振动效果。最后,根据理论分析和研究结果,提出了超声电机驱动方式选择的最优原则。     

超声电机定子支撑结构的抗过载能力分析

为提高弹载舵机控制用超声电机的抗过载能力,该文选取超声电机最薄弱的定子支撑为研究对象,以其厚度、位置及宽度为设计变量,使用有限元分析法模拟炮弹发射时产生的10 000 g（g=9.8 m/s2）高过载环境,研究不同参数定子支撑的抗过载能力,设计出合理的超声电机定子结构。最后通过马歇特锤击实验得到优化前、后定子的高过载冲击变形情况,并使用磁滞测功仪检测装有冲击变形后两种定子的超声电机的输出性能。实验结果表明,采用优化后的定子结构的超声电机经大过载冲击后,其输出性能更好。     

基于MEMS与压电陶瓷钎焊的微型超声电机

面向超声电机定子的一体化与微型化需求,提出了一种基于钎焊与微电子机械系统(MEMS)工艺的微型超声电机定子。对超声电机的原理和结构进行分析,利用有限元法对定子的模态与谐响应进行了仿真。利用钎焊工艺将锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷与金属弹性体进行连接,通过MEMS与机械加工工艺对定子的驱动足、上电极等进行制备。对超声电机定子焊接情况进行表征,对超声电机的振动性能与驱动性能进行测试。测试了PZT压电陶瓷与金属弹性体的结合强度,两者之间的抗剪切强度为33.46 MPa,观察了焊接截面形貌,可看出各焊接层厚度均匀,无裂缝、孔隙。搭建实验平台对定子的振动性能与驱动性能进行了测试,微型超声电机的定子的谐振频率为188.15与266.16 kHz,最大振幅为228 nm,在激励电压为30 V、预压力为350 mN时,微型超声电机的最大速度为38.22 mm/s。实验结果表明,该超声电机定子钎焊情况良好,驱动性能较高,具有广阔的应用前景。     

基于复合材料超声直线电机振子的有限元分析

用有限元数值分析法,研究了一种利用各向异性的复合材料作为振动体的超声直线电机模型.首先,在各向异性复合材料振动体的振动解析基础上,建立碳纤维增强型复合材料(CFRP)振动体的数值分析模型;然后,研究复合材料超声直线电机的多种振动模态;最后,分析CFRP纤维角不同时对电机性能的影响.结果表明,电机在B(1,1)振型下具有最简振动模态,CFRP的纤维角为45°时电机工作性能最好.表明有限元法是研究复合材料超声直线电机的有效方法.     

新型双驱动足压电电机非线性接触模型及其实验研究

提出一种采用一阶纵振和二阶弯振为工作模态的新型双足压电电机。以该驻波压电电机为研究对象,研究了具有两个驱动足的定动子之间的摩擦传动机理。基于能量法,考虑超声振动对摩擦因数的非线性影响和预压力接触变形,构建该双足压电电机的非线性摩擦接触模型和输出特性模型。在电机稳态状态下,分析了接触刚度、预压力等电机参数对其动态法向接触力和切向摩擦力的影响。搭建双足压电电机输出特性实验平台,对其进行实验测试,并与电机输出特性模型的仿真结果相对比,验证理论模型的有效性,为双足压电电机的性能评估与参数优化设计提供指导。     

真空热环境下不同涂覆层光纤传输损耗特性影响研究

为满足光纤光栅传感技术在高真空热环境下的应用,分析了丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模紧套光纤作为传输光纤,在高真空热环境下对FBG峰值功率的影响,并进行了实验验证。首先,设计了高真空热环境下传输光纤等效模型;接着,设计了不同涂覆层光纤传输损耗特性影响实验方案,搭建了硬件在环检测平台;最后,进行了实验验证,探索了在高真空热环境条件下,不同涂覆层单模传输光纤随着温度、真空度变化对FBG反射谱功率峰值影响规律。实验结果表明:真空度从常压降至10-4 Pa水平再恢复至常压,丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模传输光纤温度从常温降至-196℃再恢复至常温,历经224 h,FBG反射谱功率峰值均不发生变化,为光纤传感技术在高真空（压力约为10-4 Pa水平）、热环境（-196~25℃循环）中应用提供理论及实验依据。