圆柱定子3自由度球转子超声波电机驱动控制技术的研究

驱动控制电源的设计和制作直接决定了超声波电机的输出性能，国内超声波电机产业化空白的最主要原因之一是驱动控制手段的落后。该文从原理上提出了3自由度超声波电机驱动控制电源的要求，以自行设计的圆柱定子3自由度球转子超声波电机为驱动控制对象，设计并实现了3种可用于3自由度驱动控制的电源。一种基于高频开关电源技术设计，适用于一般的控制，第二种对两相驱动控制电源的改进设计，适用于实验室调试，性价比较高，另一种是基于DSP技术的驱动控制电源，适用于超声波电机的产业化制造。实验证明，3种驱动控制电源适用于任意一种结构的3自由度超声波电机的驱动控制，并通过对电机输出性能的测试，验证了3种驱动控制电源的可行性和正确性，为提高3自由度超声波电机的能量转换效率和进一步增大电机的输出性能奠定了必要的技术和理论基础。     

三自由度圆柱定子超声波电机运动轨迹仿真

基于超声波电机中压电陶瓷的逆压电效应、定子振动、转子旋转的原理,考虑弯曲振动引起的纵向振动,应用几何原理和振动理论,对圆柱定子激励频率相同、激励电压和激励的初相位各不相同的电信号引起的各单相振动进行合成,推导了三自由度圆柱定子超声波电机在三相同时激励时定子表面质点的轨迹运动方程,并仿真出同频率、不同相位差、不同电压激励时的运动轨迹,分析了这三个因素对定子表面质点轨迹的影响,为三自由度超声波电机的轨迹控制和姿态控制奠定了理论基础。     

一种新型双定子三自由度超声波电机特性研究

提出了一种新的方法对圆柱定子三自由度超声波电机施加预压力,用两个定子夹持一个转子来驱动电机.这种方法通过两个定子夹持一个转子,并施加一定的预压力,然后在两个转子上同时施加激励电压,由两个定子同时驱动转子,不仅能够施加较大的预压力,而且还能够减少预压力引起的摩擦力损耗,提高了电机的输出力矩.给出了电机结构及其优化方法,最后对电机输出特性进行了测量,验证了该方法的正确性.     

三圆柱定子纵-弯复合模式超声波电机的研制与实验

该文研究了三圆柱定子纵-弯复合模式超声波电机的驱动机理,设计制作了三圆柱定子纵-弯模式的新型结构电机,并进行了实验测试。实验结果表明,该类型电机不但结构简单紧凑,而且具有良好的输出性能,如反应速度快、控制特性好,低速大转矩等,设计达到了预期目标。     

单定子三自由度超声电机的驱动及其位置控制

介绍了单定子三自由度超声电机的结构及实现三个自由运动的原理，制作了该超声电机的驱动电路，并根据控制目标设计并实现了该超声电机的运动信号的检测和位置控制，实验结果表明该超声电机的输出轴在一定范围内能够精确地按照预定轨迹达到空间的任一位置。     

圆柱-球体三自由度超声波电动机及其控制

研制了一种一阶纵振和二阶弯振模态组合的圆柱-球体三自由度超声波电动机。电压幅值控制采用逐点比较控制和矢量控制方法,并对其进行了运动轨迹跟踪的控制实验。     

3个行波定子的2自由度球形超声波电机

提出一种基于3个行波定子的2自由度球形行波型超声波电机,给出了其结构及其驱动原理,重点介绍行波定子自动对心的自适应结构及其螺旋弹簧,该种结构可使每一个行波定子能柔顺地压紧球转子,可克服由3个行波定子的加工及其安装误差对电机产生的影响,保证每个定转子接触圆周之间的预紧力比较均匀一致。同时,给出了该种2自由度球电机的机械特性计算公式,并以极小范数解为优化目标等手段,分析了此球电机的性能特点。研制的球电机样机球转子直径40mm,堵转力矩达0.12N?m,空载转速90r/min,且各方向性能较一致。此球电机具有结构紧凑、安装方便和性能优越的特点,可用于机器人手腕、CCD云台控制等许多场合。     

盘式电机转子和定子的自动成形

一、引言盘式电机以其结构简单紧凑、轴向尺寸短、节约原材料、下线方面、能实现自身制动等优点而日益得到电机制造业的重视。世界发达国家,如美国、澳大利亚、瑞士、日本等国早已形成对盘式电机的系列生产。80年代中期,盘式电机也逐步在国内某些起重机械、     

正交圆柱结构双气隙共磁钢三自由度电动机初探

本文提出一种新结构三自由度电动机。介绍了这种正交圆柱结构双气隙共磁钢三自由度电动机的基本构成和工作原理，并进行了初步解析分析。最后给出了实际样机的测试数据，说明该种结构三自由度电动机的可行性和实用性。     

基于复杂可编程逻辑器件的超声电机小型电源

首先分析了超声电机电源驱动信号的占空比与输出电压幅值和能量利用率之间的关系，提出采用40％占空比驱动信号的合理性。随后介绍了采用CPLD为信号发生器的超声电机小型电源的设计方案，并用它驱动自制的φ45的行波型超声电机，验证了设计方案的合理性。与普通驱动器相比，新驱动器体积减小了66％，元件数减少了40％，基本满足了实用性的要求。     

基于超声波电机模型的鞭毛电机运行机理与特性研究

鞭毛电机(BFM)是微观世界里的一种分子旋转电机，其利用H^ 的电化学势能转化为机械能推动转子旋转。由于鞭毛电机体积大、易操作，因而可作为研究分子旋转电机的理想模型，对认识生物能量转化及细胞运动机制有重要的意义。该文介绍了鞭毛电机的结构组成，阐述了其运行机理。基于超声波电机的模型，详细分析了力矩产生机制，即H^ 的跨膜运动带动定子在超声波频域内的振动，通过定子和转子之间的摩擦作用和弹性形变产生转矩，将振动能转化为机械能。利用工程振动学，对鞭毛电机定子的振动特性作了分析，计算出离子通道的振动频率，并对振子的振动方程作了解析。通过对宏观的超声波电机的研究，得出了鞭毛电机的转速一转矩关系的数学模型，并对其进行仿真得到了机械特性曲线，仿真结果与目前实验测得的数据相吻合。并基于仿真结果，利用旋转动力学，对输入功率、输出功率进行计算，得出了机械效率，结果表明鞭毛电机是一种效率较高的微电机。     

短柱型超声波电机两相振动频率的简并

柱体型超声波电机依靠圆柱定子的弯曲振动驱动转子旋转。柱体型结构电机的激振效率高，装配工艺简单，有着十分广阔的应用前景。该文研究的是一种新型短柱型超声波电机，介绍了它的结构和运行机理；分析了不同边界条件下该电机的振动特性；采用弹性支撑和改变压电陶瓷激振方式，实现了电机两相振动频率的简并。     

双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究

环形行波型超声波电机小直径条件下，输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点。而柱体弯曲振动超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子的，定子的直径越小，摇头振动的幅值越大，因而，小直径时更能显示出这种电机的优越性。该文阐述了双转子柱体弯曲振动超声波电机的运行机理，证明了定子表面质点运动轨迹为一椭球：利用ANSYS有限元软件分析了电机的弯曲振动模态；用阻抗特性分析仪分析了电机的阻抗特性和相位特性；制作了直径为20mm、有两个转子的柱体弯曲振动超声波电机，并对其输出特性进行了测试，最大转矩达0．16Nm、最高转速为220r／min。     

液体媒质超声波电机运行特性的实验研究与分析

该文介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机，其转子浸于液体之中，不与定子直接接触，有效地克服了接触型超声波电机的易磨损、不能长时间连续工作等缺点，是超声波电机领域的一个新的研究方向。结合液体媒质超声波电机的基本结构及运行机理，文中阐述了电机运行过程中将超声振动所产生的能量通过液体传递给转子，从而驱动转子旋转这一能量传递的基本过程，揭示了液体中的雷诺剪切应力是电机声流场的驱动力。然后，用实验测定了电机转速与驱动频率、驱动电压、液体粘性、液位高度和转子半径之间的关系。并对实验结果进行了比较分析，且在此基础上结合本电机的运行机理以及驱动控制系统、液体环境和转子半径等因素对电机转速的影响，对液体媒质超声波电机的运行条件进行了优化分析。     

感应电机定子温度监测的一种新方法

定子绕组温度监测是电机安全运行的重要保障。文中比较了两种温度监测方法，提出了一种新的定子电阻估计方法，从而可以直接得到电机定子绕组的温度。感应电机稳态运行时，具有转子磁铁与电流矢量正交的特性。而由于定子电阻估计误差的存在，使得电压型磁铁观测器得到的磁铁与电流并不正交，由此可推导出实际的定子电阻。由于定子电阻直接反映其绕组温度，适用于各种运行工况，因此文中提出的定子温度监测方法可以作为电机过热保护的一种辅助措施。     

超声马达振子等效模型的仿真与实验研究

等效电路是超声马达振子研究的一种重要方法，但原先的等效模型都是线性模型，对振子的非线性无法解释。文中基于超声马达振子频率特性实验，在超声马达振子的电学模型中引入非线性参量，对振子非线性有较好的解释。另外就模型参数对振子效率的影响做了详细地仿真研究，得出：如果频率实验中没有零相位的振子，其最高效率点在最小相位处：其余情况的最高效率点将依赖激励电压在谐振点或反谐振点。这为超声马达及其驱动电路的设计提供了参考。     

累加定子电流的异步电动机反时限特性热保护

异步电动机因其保护装置出现拒动而过热烧毁,或者由于保护装置误动跳闸而中继生产过程,都将造成较大的经济损失。利用尽可能精确表示异步电动机发热物理过程的数学模型设计保护装置,可以排除多种瞬间电流的干扰,在保证异步电动机不受损害的前提下充分发挥期耐热能力。文中较全面地考虑了各种因素,采用热微分方程描述异步电动机定子发热过程,提出了求取定子热能累积的算法,该算法不仅能很好地模拟时机发热和散热过程,而且量化     

方形异步电机定子振动分析

本文对方形机壳异步电动机的定子振动分析作了研究,给出了一种比双环模型更适用的多自由度模型,并对典型方形异步电机进行了实际分析,验证了这一理论的正确性。