基于ANSYS的超声波电动机压电振子动力学参数的提取

从理论上推导了在某一模态下超声波电动机振子的模态参数之间的关系,利用ANSYS软件对超声波电动机压电振子进行数值模拟分析,实现了基于ANSYS的压电振子各动力学参数的提取,从而将复杂的超声波电动机振子模型简化为单自由度的弹簧一质量系统,经与理论计算值对比,结果表明该方法对于获得超声波电动机动力学参数行之有效.     

双面激振矩形复合压电振子的有限元分析

基于Ansys的压电耦合场,对复合压电振子进行模态,谐响应分析。通过模态分析了解振子的动态力学特性,得到振子的固有频率和振型;通过谐响应分析得到振子在简谐激励下的稳态响应,并得到振幅对频率的变化曲线,实现了矩形复合式压电振子的电压加载分析并利用瞬态分析模拟了振子的椭圆运动轨迹,对双面激振和单面激振效果进行了对比,结果表明双面激振更具优势。     

四梁耦合振子式超声波电动机的研制与实验

对四梁耦合振子式超声波电动机的驱动机理进行了研究,设计并制作了四梁耦合振子式的新型结构电机,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,设计达到了预期效果。该研究对模态转换型新型超声波电动机的研发有实际意义和参考价值。     

新型压电驱动机电耦合动力学系统分析与建模

为了准确描述压电陶瓷驱动器中存在的复杂非线性滞回动力学特性,采用分层建模原理,建立了驱动器中底层压电叠堆的非线性滞回子模型。将该底层子模型与驱动器中上层弹性和运动部件的子模型进行集成,导出了一种具有仿射形式的新型机电耦合非线性集总参数ECNLP模型。通过时域的仿真与实验对比验证和频域的动力学分析表明,该模型不仅能够准确、合理的刻画压电叠堆中的非线性滞回动、静态特性,而且充分考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性,为以后压电陶瓷驱动器控制系统的设计提供了一种新的建模方法。     

一种新型超声电动机耦合振子的动态特性研究

介绍了用有限单元法对一种新型超声电动机耦合振子的动态特性研究.计算结果和实验结果符合.另外,还研究了耦合振子各组成部分的尺寸和形状对频率和振型的影响,以找到它们的最佳组合.     

一种矩形振子新型压电直线电机

分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算,得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率,并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机,并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380 V,频率为65.2 kHz时,电机最大运行速度约为458.3 mm/s,驱动力为2.2 N,且正反向运行良好。     

微型化矩形振子近似行波型直线超声波电动机

探索了在微型直线超声波电动机中实现近似行波驱动的途径,研制了一种外形尺寸为39 mm×6 mm×12.7 mm的环状矩形振子近似行波型直线超声波电动机。结合电机振子的有限元模态分析,阐述了依靠激发空间相位差为90°的两个正交弯曲振动模态,实现行波在环状矩形振子上被激发和传播的电机运动原理。使用7块压电陶瓷片来分别激发振子的两个工作模态。在振子底部设计了梳齿状结构,以放大振幅。利用有限元法进行结构设计,使两个工作模态的频率简并。通过激光测振,证实了电机振子设计方案的有效性。通过对实际样机的驱动齿旋向测试,初步证实近似行波的形成及传播的存在。初步的样机特性实验表明:在频率为66 kHz和160 V峰峰电压激励下,电机最大速度为162.5 mm/s,最大预压力负载为8.5 N。该电机初步达到设计目标。     

双兰杰文振子V型直线超声波电动机的设计与实验

提出了一款由双兰杰文振子组成的V型直线超声波电动机,该电机通过两个兰杰文振子的纵振和弯振,在定子驱动足上形成椭圆运动,从而驱动直线滑轨对外输出直线运动。该电机使用了阶梯型超声变幅杆,有效地放大了定子驱动足处的振幅。介绍了电机的结构和工作原理,然后介绍了使用有限元法优化定子的方法,最后对实验样机进行了输出特性测试。结果表明,该电机无负载的最大输出速度206 mm/s,电机的最大输出力为10.5N。     

双π型压电超声波直线电机

作者首次提出并研制了一种双π型结构的驻波型压电超声波直线电机。本文系统介绍该新型电机的结构特点、工作原理、分析设计方法以及驱动控制方法,并通过原理样机的实验研究证实其合理性和可行性。     

基于ANSYS的纯压电振子瞬态特性分析

基于ANSYS的电-结构耦合场,对矩形纯压电振子进行模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。通过模态分析和谐响应分析得到面内的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的频率和振型以及两振型在振动方向上正交的理想频率;通过瞬态响应分析,得到在理想频率下各动力学参数随时间的变化曲线以及椭圆运动轨迹,得出振子从激振开始到振动达到平衡这一过程所经的时间和应力变化情况。该结果对超声波电动机性能和工作效率的提高有实际意义。     

双自由度阀用电–机械转换器原理及特性

为满足伺服比例阀对电–机械转换器高响应速度的要求,提出一种新的具有2个运动构件的2自由度电–机械转换器。解释了此种电–机械转换器缩短伺服比例阀动态响应时间的机理,给出其中3种物理可行的结构形式,并针对一种典型结构——混合式双输入2自由度电–机械转换器的磁路进行分析,应用有限元方法研究了其多种工况下的输出特性。结果表明,新的2自由度电–机械转换器可同时控制2个直线移动部件,使它们同向或反向运动,可用于伺服比例阀以及其他需要双直线位移输出元件的控制。     

Bi0.5(Na0.82-xK0.18Lix)0.5TiO3无铅压电陶瓷的微结构与电性能

采用传统陶瓷制备工艺制备了[Bi0.5(Na0.82-xK0.18Lix)0.5]TiO3(x=0.01~0.07)无铅压电陶瓷.研究了该体系陶瓷的微结构以及应力对平面机电耦合系数kp和压电常数d33的影响.结果表明,[Bi0.5(Na0.82-xK0.18Lix)0.5]TiO3无铅压电陶瓷具有单一钙钛矿结构,Li+有抑制晶粒长大的作用.当x=0.03时,压电陶瓷样品表现出优良的压电性能:压电常数d33和平面机电耦合系数kp分别为154 pC/N和0.296.同时发现,退火可消除内应力,有利于提高d33,但会使kp减小;极化会引起介电常数εr减小,电畴转向过程中产生的应力对d33影响较为明显     

T型磁力耦合压电俘能器发电性能研究

针对传统压电俘能器存在共振频率高、输出功率低的问题,提出了一种T型磁力耦合压电俘能器.通过引入两侧互异的磁力耦合作用使压电梁产生弯-扭振动,以增加压电梁的形变量,进而提高俘能器输出电压响应.首先分析了该压电俘能器的工作原理及结构设计,并对其振动特性进行仿真分析,最后,制作试验样机进行实验测试,通过仿真分析与实验测试验证了该压电俘能器的有效性.结果表明,存在最优负载电阻使压电俘能器输出功率最大.调整装置自由端质量块质量可对俘能频率进行控制,增大激励加速度能显著提高俘能器输出功率.引入磁力耦合,并通过对比实验分析了磁力耦合引起的弯-扭复合运动对俘能器输出性能的影响,当激励加速度为0.2 g时,磁力耦合装置Ⅲ由于发生弯扭复合振动,其工作频率与最大输出功率分别为5.5 Hz和3.71 mW.相比无磁力耦合的俘能装置Ⅰ,输出功率提高了约47％,因此,该T型磁力耦合压电俘能器在低频环境下具有较高输出效率.     

磁耦合谐振三线圈无线电能传输的交叉耦合效应及电抗补偿

在具有中继线圈的磁谐振耦合无线电能传输系统中,非相邻线圈的交叉耦合有可能对系统的工作状态产生扰动,这通常导致系统传输功率和效率的降低。针对单中继线圈的无线电能传输系统,从其等效电路归一化模型入手,详细分析发射线圈和接收线圈之间的交叉耦合对各回路电流和系统传输功率、效率的影响。给出了交叉耦合效应是否可忽略的判定条件,并提出了一种简便的在各回路中通过附加串联电抗以补偿三线圈(发射—中继—接收)无线电能传输系统交叉耦合效应的方法,通过数值仿真计算和实验证明了该方法的可行性。     

交叉耦合谐振器滤波器的快速分析法

研究了一种新的用于交叉耦合谐振器滤波器的耦合矩阵分析快速变换方法,该方法把短路输入输出导纳耦合矩阵特征值和它的主子阵的零点和极点作为一种非线性最小二乘问题来处理。通过对高阶椭圆滤波器进行仿真分析计算,发现这种算法具有较少的优化步骤。     

纳米压电梁谐振式加速度计

在现有的谐振式加速度计中,因具有较小的谐振频率和较低的灵敏度而无法应用于高精度制导和空中姿态微调等方面.为此,设计出了一种基于纳米压电梁的谐振式加速度计,采用上下双端音叉谐振器(谐振梁采用直径为500 nm的氧化锌)与中心质量块、左右支撑梁对称分布,实现了低交叉耦合和高灵敏度输出.分析并建立该加速度计结构的数学模型,在...     

磁谐振耦合式单中继线圈无线功率接力传输系统的建模与分析

传统的由发射–接收线圈谐振器组成的基于磁谐振耦合的无线功率传输系统只能短距离的传输能量,在发射端和接收端之间适当的位置插入中继线圈谐振器可以有效的提高传输距离。该文对插入单中继线圈的磁耦合谐振式无线功率接力传输系统进行了研究,得出临界耦合条件和最大功率传输条件。研究了发射线圈和接收线圈之间的交叉耦合系数k13对系统的影响,并得到避免其不利影响的设计准则。数值仿真和实验表明,恰当的使用中继线圈不但能显著提高传输距离,并且因为系统的传输效率和负载功率对中继线圈的横向偏移和角度倾斜变化不敏感,因此还能提高设计的灵活性。     

测量溶液浓度的微波谐振腔优化设计

基于微波谐振腔微扰原理建立了应用于测量葡萄糖溶液浓度的谐振腔传感器模型。采用HFSS仿真软件对不同孔耦合结构尺寸的谐振腔进行仿真,通过比较耦合孔S11曲线得到谐振腔的最优化尺寸。仿真结果表明,该微波谐振腔耦合孔半径为3.5 mm,波导长30 mm时,微波谐振腔具有优越的电磁性能和很高的分辨率。以不同浓度的葡萄糖溶液为该谐振腔的加载样品,采用优化后的谐振腔模型进行仿真,结果表明不同浓度的葡萄糖溶液所引起的谐振频率变化显著,其变化幅度可以在S曲线上得出,通过检测频移的变化就可以得到葡萄糖溶液的浓度。