超声电机多定子同步驱动技术的研究

研究多定子超声电机同步驱动技术,通过多定子同步驱动增加电机的驱动力(矩),解决目前单定子驱动电机输出功率不大的问题,并且以两个定子同步驱动为例,分别给出了采用分立元件、AVR以及DSP 3种器件设计驱动电路的方法,比较分析了各自的优缺点,并指出多定子同步驱动可有效提高电机运行的可靠性和稳定性,探讨了同步驱动技术今后的发展趋势。     

超声电机的定子振动测试与分析

超声电机（Ultrasonic Motor,简称USM）是近二十年发展起来的一种全新原理的电机。基于虚拟仪器、硬件传感器及计算机搭建了超声电机的测试平台,通过数字滤波等处理和频域分析,实现对超声电机的重要元件（定子）振动信号的检测与分析。从系统硬件选择、软件设计及试验测试几个方面进行了详细论述。经试验证明,该系统结构简单,可以稳定运行。     

V形直线超声电机定子的优化设计

介绍了V形超声电机的结构和驱动原理.利用有限元理论建立了具有复杂形状的V形超声电机定子的动力学模型,并对定子的动力学特性进行了求解.利用参数化语言APDL编程对电机定子进行相应的优化计算,优化了定子压电陶瓷的安装配置形式,提高了驱动端面质点的振幅.研究表明,优化后的定子结构满足了预期的设计要求,并且提高了计算精度和设计效率.     

环形超声电机定子的振动模态与谐响应分析

振动模态分析和谐响应分析是超声电机优化设计的重要步骤。基于本实验室提出的压电定子和压电转子振型嵌合式环形超声电机,利用有限元软件Ansys10.0建立了直径为60 mm的环形超声定子的模型,并对此电机定子进行模态分析以及谐响应分析,得出了定子的固有频率和振型以及理论振幅值,特别阐述了此电机定子最优振动模态的选择。同时利用Agilent 35670A对制作的电机定子进行扫频测试,结果表明:分析结果与实测结果基本接近。研究结论为超声电机的优化设计提供了理论依据。     

基于扩展有限元的超声电机定子损伤分析

超声电机定子齿在超频振动和转子冲击性剪切作用下会生微裂纹而致疲劳破坏。基于Abaqus软件建立含I型裂纹的旋转型超声电机定子损伤模型,模拟裂纹位于不同位置时定子结构的力学响应,并以结构应变能、粘性耗散能和裂纹源输出集余能三参数为对象,讨论了裂纹位置对定子结构准静力学响应的影响。结果表明,裂纹源处于不同位置时,定子结构响应的输出存在明显差异,裂纹发生扩展的潜能不同,会引起不同级别的安全故障。利用扩展有限元方法进行定子结构微损伤分析可行,在结构的先验损伤预测和诊断分析中将有所作为,而不局限于结构的尺度和类型。     

单定子三自由度超声电机运动轨迹控制的研究

通过产测得出单定子三自由度超声电机单独绕各轴旋转的性能及其各轴之间运动的耦合情况。针对该超声电机的特性，提出了逐点比较法控制策略。实验表明，应用此控制策略。该超声电机输出轴能够到达空间任意位置，并能够精确地按照事先规划好的几种几何轨迹进行运动，完全能够实现预计的控制目标。     

超声马达定子的等效电路参数测量与仿真

论述了一种基于导纳圆的定子电参数的测量方法及如何确定超声马达的最高效率点。通过对马达定子的频率特性和效率的仿真分析,得到如下结论：ａ．证明上述测量定子电参数的方法是可行的;ｂ．马达运行的最高效率点为频率特性的最小相位点;ｃ．电路与马达的匹配原则是匹配后的最小相位为零     

聚合物定子超声电机驱动的变倍激光扩束镜

针对激光扩束镜动态连续变倍需求，提出了利用单一中空旋转行波超声电机作为驱动源的连续变倍激光扩束镜。根据变焦准直扩束原理，提出了变倍组透镜和补偿组透镜的移动距离转换关系。采用3D建模软件对扩束镜的凸轮机构、导向机构和驱动机构进行了设计，并进行了受力分析，加工出了一套扩束比为3~6的扩束镜样机。为了降低装置整体的重量，采用聚合物作为超声电机定子的材料。搭建了实验平台，对扩束镜样机的性能进行了测试。结果表明：扩束镜光学扩束效果良好，瞬态性能优良，定位误差小于0.01 mm。笔者提出的聚合物质定子超声电机作为扩束镜的驱动变倍激光扩束镜，系统整体重量更小，能够满足扩束镜快速高精度的光学变倍需求。     

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。     

法兰定子超声电机的几何参数优化设计

为了提高旋转型行波超声电机定子端面质点的振幅值,设计了一种法兰状定子超声电机,并基于ANSYS软件建立了参数化有限元仿真模型,对其进行了动力学仿真分析.以定子端面振幅值最大为目标函数,基于Workbench对定子4个尺寸参数进行了优化设计,优化后的定子端面振幅值得到了很大的提高.此研究结果将提高法兰状定子超声电机的输出性能.     

UMT60行波型超声电机定子模态分析

超声电机定子结构的振动特性决定了该结构对各种动力荷载的响应情况,对UMT60行波型超声电机定子进行模态分析,得到定子的振动特性,即固有频率和振型,为超声电机的各种动力分析提供依据.     

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。     

大型分体式磁轴承电动机系统定子模态分析

准确分析定子固有模态对低振动噪声电机系统优化设计和控制有十分重要的意义。针对大型分体式磁轴承电动机系统,采用有限元仿真方法分析轴向磁轴承定子绕组、径向磁轴承定子叠片结构、机座螺栓连接以及底座附加质量对大型分体式磁轴承电动机系统定子模态的影响。结果表明:轴向轴承定子绕组对定子固有频率影响较大,宜采用质量计入铁心的方式处理;径向轴承定子叠片结构对定子固有频率的影响较小,可按各向同性处理;机座螺栓连接刚度对机座固有频率有一定影响,但当连接刚度远大于机座刚度时,影响较小;底座附加质量对整机模态频率有一定的影响,但对不同振型的固有频率的影响效果相差较大。计算了整机的模态频率,并与振动试验结果进行了对比验证。     

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。     

扇形直线超声电机的结构设计

为了探索板结构直线超声电机的设计方法,提出一种新型板结构直线超声电机。该电机的定子为4个兰杰文振子构成的扇形结构,有利于提高空间的利用效率和增加电机的能量密度。兰杰文振子有明确的纵振节点,这有利于电机的夹持。提出了电机定子结构形式,分析其运动机理,并研制了样机。实验结果表明,该电机运行平稳,最大推力为15.3N,运行速度为1.2m/s,推重比为5.4。     

基于ANSYS普通圆柱蜗杆的模态分析

本文主要研究普通蜗杆齿形和材料对其固有振动频率和模态振型的影响的大小.使用Creo8.0三维造型软件对蜗杆进行三维模型建立,然后利用ANSYS Workbench对蜗杆模型进行模态计算,得到蜗杆前10阶固有振型数据,并对数据进行对比分析得出结果.为蜗杆结构的设计与优化提供了理论依据.     

圆盘型非接触压电微马达定子的振动分析

提出一种圆盘型非接触压电微马达,采用有限元方法分析了马达定子的振动模态和固有频率,对定子的振幅与施加电压的关系进行了数值分析。最后,采用激光多谱勒测振仪对定子的振型和振幅进行了测试,实验结果与有限元分析吻合较好,为马达定子的设计和优化提供了理论依据。     

纵-扭复合型压电超声电机的优化设计

研究了纵 -扭复合型压电超声电机的几个关键问题 ,包括电机的工作原理 ,压电陶瓷的极化方式及其安放位置 ,电机定子的结构形式的选择及定子的结构动力学设计问题 ,最后设计并装配了一台直径 2 0 mm的电机 ,堵转扭矩达 2 .5kg· cm,无负载转速 35r/min,并指出装配中应注意的问题。实验表明 ,要求的频率和振型达到了设计要求。