一种具有高转速的新型非接触式超声电机

提出并研制了一种具有高转速的新型非接触超声电机。建立了电机的驱动分析模型,仿真获得了输出力矩的特性。实验测试了样机定子的振动特性、电机转速和堵转力矩。其最高转速达到6 031 r/min,堵转力矩为3.5 mg.m。研究结果表明,理论分析和试验结果较吻合。     

新型锥壳形旋转超声电机的研究

该文提出了一种新型锥壳形旋转行波超声电机,该锥壳形超声电机振子的三阶弯曲振动模态可以将面内、外弯曲振动结合起来,实现新型振动模式的行波驱动。利用有限元软件确定了振子结构尺寸、三阶弯曲振型及频率并制作了原理样机,对原理样机振动特性及输出性能进行了测试。测试结果表明,当激励电压峰峰值为240 V,谐振频率为27.53 kHz时,空载时超声电机最高转速为85.8 r/min,堵转力矩为441 mN·mm。     

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。     

一种控制力矩陀螺用双频驱动的超声电机

控制力矩陀螺的框架电机要求控制精度高,机械响应快,转速低,质量小,能适应高真空、高温差的工作环境。为满足上述需求,该文为控制力矩陀螺设计了一种异型模态超声电机,用以驱动力矩陀螺框架。并基于有限单元法计算及优化了样机外形尺寸,完成电机速度特性和负载特性的测试及优化。结果表明,该超声电机由超声电机定子、力矩陀螺转轴、基座组成。定子通过铰链固定于基座,弹簧机构对其施加预压力。超声电机质量25 g,最大输出扭矩0.04 N·m,满足控制力矩陀螺的使用要求。     

一种圆筒型转子的中空型超声电机的研制

针对某些飞行器舵机控制系统需要旋转型超声电机具有中空结构、转子与负载结构融合以及具备一定的保持力矩等特定工程技术需求,该文提出了一种圆筒型转子与舵翼结构一体设计(外圈输出)的中空型超声电机,开展了该型电机的结构及预压力施加方案的设计和试验研究。建立了电机定子的有限元模型,分析了不同结构尺寸对定子模态的影响,进行了结构尺寸的灵敏度分析,优化了定子的结构,计算出其共振频率、振动幅值。最后试制出了原理样机。实验表明,在激励电压为450 V,激励频率为40.2 kHz时,样机的空载转速可达208 r/min,堵转力矩可达0.35 N·m。     

超声电机真空环境试验研究

为研究真空环境对超声电机性能的影响,对其进行真空环境实验研究.施加不同的预压力在低、高真空环境下对超声电机的转速、转矩及温升进行测量并与常态下相比较.实验结果表明,超声电机可在真空环境下工作,但性能与常态不同.     

一种基于ARM处理器的电机力矩测试技术研究

电机输出扭矩、转速和输出效率是电机测试中最重要参数,测量精度直接影响到电机整体控制性能和运行效率。本文开发了一套基于ARM处理器的电机力矩测试设备,采用磁滞制动器作为负载电机,通过ARM微处理器使负载电机运行于空载模式、负载跟随模式、扭矩模式和速度模式,测试曲线可编程。本文计的电机测试设备具备测量周期短、精度高、可靠性高、灵活编程、性能稳定的特性,可广泛应用于中小功率电机伺服控制测试系统。     

行波型方孔定子超声电机结构设计与性能分析

该文提出了一种新型的方孔定子行波超声电机,并进行了参数设计、仿真分析和实验研究。定子由1个方孔金属体和4块压电陶瓷片组成,通过与直径大于定子内边长的转子配合发生弹性变形,从而对转子产生预压力,便于驱动。利用有限元软件对定子进行模态分析,选择第三阶模态作为工作模态,得到定子最大振幅与激励频率、电压、壁厚、边长及圆角半径的关系,并研究了频率、电压及预压力对转子输出特性的影响。制作了实体样机并测试了其输出特性,测试表明,当电压为100 V、激励频率为31.5 kHz时,其空载转速为215 r/min,堵转力矩达到1.58 mN·m。     

集成电路构成的高可靠性冰箱保护器

集成电路构成的高可靠性冰箱保护器许志军一、前言电冰箱电源电压过高或过低都会影响电冰箱的正常运行。电源电压过高时，电冰箱压缩机的运行电流增大，压缩机温升过高，会影响寿命，甚至烧毁电机２电源电压过低时；电机起动力矩减小，电机起动不起来这时电机通过持续的大...     

行波型超声电机速度控制技术的研究

当超声电机的驱动器处于开环工作时，超声电机的转速与驱动频率之间的关系表现为时变的非线性；同时其正向和反向的速度特性也常不一致，这给超声电机的应用造成了很大的障碍。该文首先推导出行波型超声电机定子上的孤极传感器反馈电压与其转速之间的关系。据此，作者设计和制造了速度控制器。其次，针对行波型超声电机的正向和反向速度特性不一致的情况，提出一种正、反向速度平衡补偿算法，并用硬件实现了平衡补偿控制器。实验结果表明：在驱动器中添加这个速度控制器和平衡补偿控制器后，不仅使行波型超声电机的速度特性对指令电压具有非时变的线性关系，而且使它的正、反向速度特性具有良好的一致性。这一研究成果为行波型超声电机在我国的实际应用扫除了技术障碍，也为其他类型超声电机速度控制技术的研究提供了有效的途径。     

旋转型行波超声电机寿命试验研究

阐述了旋转型行波超声电机(TRUM)寿命试验的原理和试验条件。对本研究所研制的TRUM系列进行了寿命试验,应用线性最小二乘法曲线拟合其试验数据,得到了电机在额定载荷和空载状态下的运行速度-时间曲线。从这些曲线初步揭示了该类超声电机全寿命过程的磨合期、稳定工作期和损耗期的不同工作阶段,并发现超声电机具有二次磨合期和二次稳定工作期。该结果对超声电机的产业化具有重要的参考意义。     

硅基微静电马达

本文介绍了硅基微静电马达的设计考虑、制作工艺和测量结果。该马达结构上的改进主要体现在两方面：通过在微马达转子的下面集成光伏器件实现了对马达转速的片内检测，这对于研究微马达动力学和构成ＭＥＭＳ有着重要的意义；利用复合膜牺牲层技术制成了一种锥状轴承，该轴承能够减小马达的摩擦力矩。微静电马达转子直径分１００μｍ和１２０μｍ两种，定子与转子极之间的空气间隙有２μｍ、３μｍ和４μｍ三种。初步测量结果表明该马     

超声电机驱动关节机器人位置反馈控制研究

利用超声电机低速大转矩特性,实现了三关节机器人的直接驱动;通过改变超声电机的工作频率实现对其运行速度的控制。结合超声电机的运行特点,运用和比较了多种PID位置反馈控制方式,实践证明,在确保超声电机和机器人工作平稳的前提下,采用梯形积分的PID位置反馈控制效果最好。     

Ultrasonic motors

Ultrasonic motors represent an alternative to the conventional electromagnetic motor principle. They comprise a stationary resonator, which is excited to produce mechanical oscillations in the ultrasonic frequency range, and a passive rotor. The oscillating end of the resonator drives the rotor via a friction contact. Two newly-developed operating principles for ultrasonic motors based on rod-shaped resonators will be discussed. A single-mode drive utilizes the longitudinal oscillation of a tapered rod-shaped resonator, resulting in an ultrasonic motor with a single direction of rotation. The bimodal motor uses superimposed longitudinal and flexural oscillations and can easily be electronically driven in both directions. Ultrasonic motors are distinguished by high torques at low speed, a large holding torque when switched off and the absence of a magnetic field.     

Design of a pin-on-disc-type CNC tribometer including an automotive dry clutch application

The paper presents the design of a pin-on-disc type tribometer intended for experimental characterization of static and dynamic friction behaviors for various sliding sample pairs. The normal force, slip speed, and temperature, as the main influencing parameters, are precisely controlled during experiments, by applying vertical and rotational servo-axes and an electric heater built in the rotating disc. A compact three-axial piezoelectric force sensor, placed between the vertical-axis screw drive and the friction sample, provides direct measurement of normal and tangential forces used to calculate the sample coefficient of friction. The slip speed is measured directly using an incremental encoder mounted at the rotational table. The disc temperature is measured by a built-in Pt probe, whose wires, together with the heater wires, are connected to the temperature control unit by means of slip rings. The tribometer performances are demonstrated through a study of coefficient of friction, shudder sensitivity, and wear rate characterization for a dry clutch friction material.     

In situ endpoint detection by pad temperature in chemical-mechanical polishing of copper overlay

As the number of metal levels and the wafer size increase, the global planarity and effective removal of metal overlay across the wafer becomes more crucial. Chemical-mechanical polishing (CMP) has been recognized essential to achieve this goal. Accurate in situ endpoint detection and monitoring method significantly improves the yield and throughput. Previous methods have been proposed, which either require the rearrangement of the machine set-up, or can only be implanted on certain types of machines. In this study, a model for pad temperature capable of predicting the endpoint of CMP in situ is established based on the total consumed kinematic energy between wafer and pad. Limited assumptions of thermal and kinematic conditions are made. The model of temperature rise uses the integral of the relative polishing speed and is verified by on-line measurement. Since the coefficient of friction between the pad and dielectric layer is distinguishably lower than that between the pad and the metal layer, the pad temperature increases milder than polishing the metal layer. In use of the proposed regression method applied to the measured temperature rise, the endpoint of the process can be detected.     

基于互相关函数法的超声无损测温研究

生物组织的声速随温度变化明显。利用信号处理技术中的互相关函数分析方法,计算超声散射回波信号的时间延迟。通过分析超声散射回波的时间延迟和组织温度的关系,提取生物组织的温度信息。实验结果表明:当以最高温度时的超声散射回波信号为基准信号时,不同温度时的超声散射回波信号与基准信号的时间延迟随着温度的降低而增大。该种处理方法可有效检测到超声散射回波信号的时间延迟随温度变化的趋势。     

基于STM32的超声波测速测距系统设计

系统以STM32处理器为控制核心,主要包含超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿模块和液晶显示电路等电路。通过测量超声波发射到遇到障碍物返回的时间差,计算出距离和速度。采用DS18B20检测环境温度,修正超声波传播速度误差。经测试,系统可测量5 m内的距离和100 cm/s内的速度。     

超声波马达定子部分的粘接工艺

压电陶瓷层与金属层间的粘接技术是决定超声波成在能否正常工作的关键性技术，胶层中微观的剪切力是使金属怪产生微波柔性变形，造成输出力的直接原因。粘拉 的强度以及在剪切力作用下的稳定度直接影响到超声波马达长时间工作的稳定性和使用寿命。