一种新型贴片式十字型旋转压电电机的研究

基于V型超声电机的压电换能器组合驱动特性,并以简化电机结构为目的,提出了一种新型的贴片式空心十字型旋转压电电机及其工作原理。其中定子部分由八个半圆压电陶瓷粘接在一个薄的空心十字铜板的上下两侧。定子由两个相位差为90°的正弦电压激励,并在接触点处生成椭圆轨迹用于驱动轴转子。通过将定子两个正交平面内振动模态的复合,对电机的驱动原理进行了说明。利用有限元分析,模拟了各工作模式的振动形态和频率,得到了各接触点的最大位移与电机各主要结构参数之间的关系。制作了样机,并对电机的特性进行了测试。转速、预压和电压之间呈非线性关系。电机空载时的最大转速为22.9 r/min,并且讨论了十字型旋转压电电机的优缺点。     

一种轮式直线型超声电机

利用非统一截面梁在正交方向上的2个6阶弯曲振动模态作为工作模态,设计了一种新型直线超声电机,对其驱动机理进行详细的分析,推导出定子表面质点的运动轨迹。同时,对定子的夹持和预压力施加方案进行了设计。设计加工的电机定子直径为20mm,长109mm,重230g。在驱动电压峰峰值为300V,驱动频率为32kHz时,电机最高速度达到433mm/s,最大推力为18N,推重比达到了7.9:1。     

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.     

一种微型柱体超声电机的研究

对压电陶瓷片的布局方式与力系数之间的关系进行了分析,证明了压电陶瓷片粘贴在金属弹性体一阶弯振的波谷位置时其激振效率是最高的。研制了一种新型定子结构的微型柱体超声电机。该电机直径5mm,长30mm,重量4.2g。当驱动电压峰峰值为200V,驱动频率为53kHz时,电机最大转速为350r/min,堵转力矩为2.5×10?3N?m。因为这种电机结构比较简单紧凑,便于实现进一步的微型化。所以又利用压电陶瓷管为激励元件,研制出直径2mm,长度7mm,重量为0.258g的微型柱体超声电机。在驱动电压峰峰值为60V,驱动频率75kHz时电机的转速为813r/min。文中详细介绍了这2个微型电机的工作原理、结构特点和设计方法。     

一种大功率永磁电机旋转变压器位置补偿方法

针对大功率永磁电机推进系统中旋转变压器转子位置误差补偿的应用需求,首先对位置信号采样过程中惰转转速跌落导致的位置非线性变化进行了位置重构。基于重构合成的位置信号,采用误差信号提取、误差频谱分析、特征频率补偿及查表插值的补偿方法,对旋转变压器固有误差进行了补偿。实验结果验证了位置重构和误差补偿的有效性和实用性。     

贴片式纵弯复合型直线超声电机的理论建模与实验研究

为了满足狭窄空间的精密驱动与控制需求,提出一种结构简单、紧凑、体积小、重量轻的贴片式纵弯复合型直线超声电机.通过两相电信号激励电机定子产生纵弯复合模态,并在驱动足处耦合出椭圆轨迹,从而经摩擦作用驱动动子实现电机的双向运动.首先,采用传递矩阵法建立定子系统机电耦合模型以分析定子的动力学特性,并对定子结构尺寸进行优化设计....     

旋转型行波超声电机的等效电路模型

在推导旋转型行波超声电机定转子运动拉格朗日方程和压电陶瓷电流方程的基础上,建立了超声电机的等效电路模型。并通过测量单相定子导纳、由摩擦层和转子材料特性参数估算模型中相关元件的值和解析计算电机输出功率及摩擦损耗的方法,对模型进行简化,并获取其中各参数。将电机不同负载转矩及驱动频率的工作条件考虑在内,以电机的等效电路模型作为驱动器的电气负载来设计驱动器参数。给出了理论计算同实测的结果,验证了等效电路模型的正确性和有效性。     

行波型旋转超声电机速度稳定性研究

为了提高行波型旋转超声电机速度稳定性,分析现有双轴承支撑情况下,加工和装配误差对速度稳定性的影响,认为沿圆周压力不均衡是造成速度波动的主要原因之一。提出了单轴承支撑附加调心结构的方案,使接触界面实现压力自平衡。理论和实验分析表明,这种方案使接触界面的压力分布更加均匀,速度稳定性更好。实验结果表明,与原结构对比,在超声电机输出力矩、速度范围等主要性能指标基本一致的情况下,超声电机的空载速度波动率降低了约40.0%,波动范围达到2.0%以内。     

一种新型压电超声直线电机的研究

介绍一种利用层叠压电元件轴向伸缩振动的压电超声直线电机的工作原理、驱动方法,并设计、制作了电机样机,对电机进行了性能测试。该电机的振动体为棒形,移动体是与振动棒圆柱面接触的一个圆柱环。利用振动体的轴向伸缩振动即可实现移动体的前后移动,改变驱动信号的频率,可改变移动体的移动方向。这种电机结构简单、驱动电源为单相,容易实现小型化。而圆柱面接触增加了电机的推力,使该电机更易于实用化。非常适合用于物体精密定位、精细物料输送或振动切割工具。     

一种分析交流旋转电机分数槽绕组的有效途径

对交流旋转电机电枢绕组的型式选择,采用分数槽绕组可以大大改善反电势波形,降低齿槽转矩,从而减少谐波损耗,提高电机的工作效率。本文旨在推广分数槽绕组在交流旋转电机中的应用;并以分数槽和整数槽两种绕组型式异步电动机为例进行仿真分析;提出了应用电势星相图对交流旋转电机分数槽绕组进行分析的方法,是解决分数槽绕组的分配与接线规律的有效途径。     

一种超声电机分片式定子粘接工艺

针对大尺寸超声电机定子粘接难度大的问题,设计了一种分片式定子粘接的工艺方法。通过设计一个聚四氟乙烯定位环,将分片式压电材料拼接成环形的压电材料粘接到弹性体上。与传统的环片式粘接工艺相比较,分片式粘接工艺解决了大尺寸超声电机的粘接难度和大尺寸压电材料的制作与加工难度。同时对分片式压电材料进行分类组合,可以减小超声电机的两相静态电容差,提高超声电机的输出性能。     

单支撑旋转超声电机及其速度特性研究

分析了双轴承支撑超声电机的加工和装配误差所造成的定、转子接触界面沿圆周方向压力不均衡的现象,它是造成电机转速波动的主要原因之一。在此基础上,提出了一种单轴承支撑附加调心结构的新方案,通过实现接触界面的压力自平衡,来达到提高电机转速稳定性,同时减小体积、减轻质量的目的。实验结果表明,在电机输出力矩、速度等主要性能指标与原结构电机相比没有下降的前提下,新方案电机的空载转速波动率降低了约40%,质量降低约14%,厚度减小了27.3%。     

一种新型三环定子多自由度超声电机

由于环形行波定子发展较为成熟,性能较为稳定,但只能实现单自由度旋转运动,对此提出了一种三环形定子多自由度球形超声电机,通过三个环形行波定子空间排布和激励电压的协调控制实现球形转子的三自由度运动。首先,详细介绍了三环形定子多自由度球形超声电机的结构及其所选材料;然后对环形行波定子和三环形定子多自由度球形超声电机进行理论分析,论证环形行波定子的驱动作用和三自由度运动的可行性;再通过有限元分析对环形行波定子进行模态和瞬态仿真;最后通过实验测试证明三环形定子多自由度球形超声电机,得出超声电机的输出性能,验证三环形定子多自由度球形超声电机的可行性。     

超声电机中一种非线性现象的试验研究

研究了超声电机较长时间运行时温度上升,导致了定子的共振频率下降进而使机体的转速下降的非线性问题。对超声电机的多种非线性进行了简要分析,然后针对这种非线性问题,基于弧极电压的频率跟踪方法设计了一套有效的控制电路,通过上位机软件编程使电机的这种非线性现象显示出来。最后在试验平台的基础上,对超声电机的这种非线性处理前后的结果进行了比较,验证了采用此方法及其控制电路提高了超声电机的稳定性和可靠性。     

高温环境下旋转型行波超声电机性能研究

行波型超声电机适合用于宇航搭载设备驱动器，因此必须对其进行包括高温环境的特殊环境下的性能研究。通过对行波型旋转超声电机在高温环境下进行了机械性能测试，得到了超声电机高温环境机械特性：超声电机的空载转速有所下降，但最大力矩随着温度的升高而增大，在70 ℃时，超声电机的堵转力矩达到最大，在80 ℃时，堵转力矩微降。分析了超声电机各个部件在不同温度环境下性能的变化对超声电机机械特性的影响：电机定子和压电陶瓷在高温环境下对电机的力矩和转速有提升作用；定、转子的摩擦界面在高温环境下对电机的力矩和转速起降低作用；预压力使超声电机的力矩起增加，但使电机转速下降。     

新型旋转驻波超声电机的理论与实验研究

本文提出一种多驱动齿的新型旋转驻波超声电机,采用增添附加齿的方法对超声电机振子的B06面外弯曲模态进行了预期的修正,实现了驱动齿最佳位置的设计,同时提出一种沿转子圆周方向均匀分布圆孔的方法降低转子刚度,满足柔性要求,可以除去碟形弹簧,实现转子与加压装置的一体化设计。经对样机振子的振型测试,验证了有限元分析的准确性。对影响振子模态及固有频率的主要结构参数进行了有限元数值分析,为设计及加工振子提供了理论依据。     

行波型旋转超声电机双路行波的运行机理

由于行波型旋转超声电机（travelingwaverotaryultrasonicmotor,TRUM）存在着诸多非线性因素,双定转子TRUM中的双路行波输出性能还有待提高。基于单定转子TRUM理论,研究了双路行波运行的轴向组合振动特性和周向合成输出特性,分析了单转轴一双转子结构体的轴向振动模型,由于该结构体阻尼减振的不足,提出一种隔振设计解决方案。建立了双路行波周向合成的输出模型,并探讨了两路行波不一致时的输出特点。实验结果表明,与单定转子TRUM相比,基于隔振结构的新型双定转子TRUM的输出转矩提高了80％,功率密度提高了43．1％,且双路行波输出转矩的合成效率达到90％。该研究为扩展TRUM的应用范围提供了参考。     

在线局部放电测量一种有效的旋转电机维护方法（一）

由于机械应力，热应力，电应力以及环境应力的影响。定子线圈的高压绝缘会逐渐恶化。许多电力公司都发现，局部放电是线圈劣化的一个症状。过去四十年中，Ontario水电公司应用局部放电在水力发电厂，火力发电厂，核发电厂的汽轮发电机上进行了试验。Ontorio水电公司所采用的局部放电试验要求试验员有相当的专业知识，因而此试验没有在其它的电力公司得到更泛的应用。在过去十五年中，Ontario水电公司在加拿大电气协会的支持下进行了大量的研究工作，为非专业人员研究开发了类似试验，努力的结果就是研究了局部放电分析器试验和汽轮机分析器试验。然而，局部放电分析试验的优点不能直接应用到大型汽轮发电机中，因此研究了汽轮发电机分析器试验，此试验主要依靠称为槽楔耦合器的电磁传感器，本文综述了Ontario水电公司为获得这种技术而做的努力以及在此过程中的经验和体会。     

一种新型圆柱形多自由度超声电机驱动电路研究

根据圆柱形多自由度超声电机的工作原理和特点,设计了一种新型驱动电路分析了其原理和特性.驱动电路特点是:用积分电路代替微分电路,消除了幅值和相位的耦合,较好地满足了电机驱动和控制的要求,有一定实用价值.     

国外旋转电机近况

现代技术的发展,特别是计算机的普及,有力的支援了电机设计、测试与分析技术,过去虽然提出了不少合用的分析计算方法,由于计算工作量过大而无法采用(如优化技术、有限元法等),电机设计只能凭经验与估算,设计数据与样机测试结果相差较大.使用计算机进行辅助设计,使设计精确性大为提高,同时,加工机械数控化、高精度化、冲压技术的革新、自动嵌线机的应用与合成材料的发展,都促使了电机性能的提高与外形尺寸的缩小.现将最近国外对旋转电机发展方面的技术动向作一概略介绍.