行波接触型超声波电机定子振动有限元分析

行波接触型超声波电机是一种利用压电晶体的逆压电效应获得驱动力矩的新原理微特电机,它与由电磁作用获得转矩的电磁型电机的工作原理截然不同。该文在考虑定子环沿径向厚度变化及内外边界约束条件的基础上,建立了带有齿的行波接触型超声波电机定子模型,利用有限元法进行了定子模态和强迫振动响应分析,研究了定子直径和齿高对定子振动的影响。通过计算结果与实验的比较,证明有限元方法对于由复合材料构成、具有齿的结果超声波电机定子振动的分析是一种行之有的方法。     

超声波电机定子振动模型的一维解析

在简述了行波型超声波电机工作原理的基础上,重点讨论了该类型电机定子的一维振动模型,由此对超声波电机的振动特性进行了数值计算。最后对所计算的样机进行了实验,并将其与数值计算结果进行了比较,证实了所提方案的准确性。     

超声电机振动环境实验研究

超声电机在航空航天领域有着广阔的应用前景。考虑到振动环境对电机工作性能的影响,有必要对超声电机进行振动环境实验。该文就超声电机随机振动实验的条件和方法进行了研究,并设计了一套在振动环境下检测超声电机性能的装置。实验证明本研究所研制的TRUM60型超声电机能在功率谱密度高达0.4 g2/Hz振动环境下工作,其机械性能基本保持不变。     

微型超声波电机接触界面的摩擦学模型与摩擦材料

微型超声波电机接触界面的摩擦驱动机理和摩擦材料特性直接影响微型超声波电机的机电耦合效应，使用寿命和工作性能，文章结合研制的各向异性复合材料型超声波直线微电机，重点分析了微型超声波电机接触界面的摩擦学模型，讨论了微型超声电机研究和设计中摩擦材料的特性、选择和寿命预测。     

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。     

旋转型行波超声电机中三维接触机理的研究

通过分析旋转型行波超声电机接触界面上的相对运动趋势和动力传递机理,指出定、转子存在径向滑动的现象,由此建立了考虑径向滑动的三维接触模型,并提出描述径向滑动趋势大小的指标——摩擦角,在此基础上结合定子与转子的动力学描述得到了整个电机的数学模型。文章通过仿真得到了界面上切向接触作用力的分布规律和滑动摩擦导致的能量损失情况,分析了径向滑移对电机输出特性的影响,结果与实验吻合。而以往文献的接触模型由于忽略了界面上的径向滑动造成的损耗,其性能仿真与实验结果有较大偏差,由此证明了径向滑移对电机机械性能的影响是不容忽视的。     

中空环形行波超声波电机定子振动解析模型

为分析定转子间的接触对定子振动的影响,建立中空环形行波超声波电机定子振动解析模型。根据电机的结构特点,将定子等效为等厚度的圆环形梁,等效过程中,忽略定子齿的刚度,但将定子齿的质量等效到定子梁中,采用解析法建立等效定子梁的自由振动模型和受迫振动模型,得到定子不同振动模态对应的自由振动频率以及定子在外加激励电压和定转子间法向接触压力作用下的受迫振动响应。结果表明,定子等效处理的方法是合理的,电压激励和法向接触压力激励所产生的定子振幅分别与电压幅值和预压力大小呈正比关系,定转子间所施加的预压力较小,因此接触压力对定子振动的影响较小。将理论分析结果与实验测试结果进行比较,二者基本吻合,验证了所提出的解析模型的正确性。     

液体媒质超声波电机定子振动的有限元分析

液体媒质超声波电机定转子不直接接触,而是利用液体将定子振动的机械能传递给转子,从而克服了接触型超声波电机的不足,是超声波电机一个新的研究方向.本文针对液体媒质超声波电机与接触型超声波电机能量传递方式上的不同,建立了电机定子有限元模型,通过定子模态、谐响应和电压激励时的动态分析,获得了电机的振动频率及接触面上定子质点的运动轨迹,在此基础上讨论了定子振动对电机运行特性的影响,并研究了压电片引起的定子振动的变化,给出了压电片厚度与振动幅值及谐振频率的关系曲线.最后测量了不同电压频率、不同液面高度时电机的转速,实验结果验证了理论分析的正确性.     

基于有限元法的驻波型直线超声波电机振动特性分析

采用有限元法研究一种驻波型直线超声波电机的振动特性。建立了电机的三维有限元模型,在有限元模型的基础上对电机进行模态分析,得到了电机横向一阶弯曲振动的共振频率,并分析了驱动足的位置对共振频率的影响。在模态分析的基础上,给电机通以高频交流电进行谐响应分析,研究电机在外加电源作用下的横向弯曲振动的振幅以及驱动足尖的运动轨迹。制作了驻波型直线超声波电机样机,对样机进行阻抗-频率特性测试,测试结果验证了理论分析结果。     

基于FFT的超声电机面内振动信号频谱分析

根据Polytec公司的面内振动测量仪所测得的超声电机定子的面内超声振动信号,基于FFT法,自行研发设计面内超声振动频谱分析系统,得出超声电机定子面内振动的各阶模态频率,为超声电机设计和研究者提供可靠的研究数据。     

基于摩擦模型的超声波电动机速度控制

对超声波电动机使用PID控制方案时,首先要对系统的摩擦环节进行补偿,建立一个整体超声波电动机模型控制方案,然后再结合PID控制器进行控制。使用Z-N法得到了控制器的三个控制参数,实现基于LuGre摩擦模型的超声波电动机模型控制,通过仿真实验验证对比,证明了对超声波电动机摩擦补偿后使用PID控制算法的可行性和有效性。     

基于振动的超声波无线放电定位系统设计

变电站GIS设备在绝缘耐压试验中若发生放电现象,需要整体拆卸或分段加压确定放电位置,导致工作人员检修时间长,甚至影响工程进度。设计了一套基于超声波的无线放电定位系统,该系统采用振动加速度传感器监测压力波的幅值和累加值确定放电位置,采用放电数据频谱分析确定故障类型。搭建252 k VGIS设备试验平台模拟三种典型放电故障,试验结果证实该系统能够迅速帮助现场人员确定放电位置及放电类型,减少设备维修时间,减轻人员工作量,加快工程进度。     

超声波加工机理的力学分析

超声波加工过程中,材料的去除率直接影响加工的效率。在加工中工件材料的表面先发生塑性变形,产生一个大于磨料颗粒尺寸的凹坑,然后发生实际断裂,材料去除率模型的建立对计算机仿真计算有着重要的指导作用。因此根据接触力学和断裂力学的理论,对材料受到锤击和冲击的应力进行定量的分析,假设了两种力学受力模型：一种为点接触的集中力,推导出在弹性半空间内任意点的位移变形和应力表达式;另一种为在接触区域（椭圆形）内的分布法向压力在任意点所产生的应力和位移表达式。     

基于电能质量的变压器振动机理模型及振动信号相关性分析

基于电能质量相关电气量重构了变压器振动机理模型,分析了电能质量不同电气量导致振动特征的变化过程,并利用相关性矩阵发现了振动信号不同频率之间的相关性.基于振动相关性矩阵,使用inception-v3卷积神经网络实现了电能质量类型分类,验证了相关性矩阵的信息价值.     

超声波振动镗孔的试验研究

对超声波振动刀具镗孔进行试验 ,得到了以车代磨 ,以车代研的效果。对超声波振动镗孔切削机理进行了探讨 ,这项工艺可用于难加工材料及有色金属深孔加工     

基于气隙结构的特高压并联电抗器铁芯减振技术

为解决多气隙的特高压并联电抗器振动极易超标的问题,该文基于气隙结构的差异性设计研究,提出了含多气隙的特高压并联电抗器减振优化设计方案.首先分析了特高压并联电抗器铁芯的振动机制,指出麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是影响铁芯振动强度的主要原因.然后通过调节铁芯气隙长度的排布方式,搭建了一系列具有不同气隙结构的特高压并联电抗器铁芯真型仿真模型,并采用多物理场有限元仿真计算的方法,系统性地研究了气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律.研究结果表明:铁芯气隙结构的变化会影响麦克斯韦力和磁致伸缩力的大小和作用位置,并改变铁芯的表面应力分布,进而影响铁芯的振动强度.最后,为现有特高压并联电抗器的铁芯设计提供了基于气隙长度差异性排布的减振方案.该文提出的基于气隙结构的特高压并联电抗器铁芯减振技术能够使铁芯振动位移均方根值减小5.881％.在不提高特高压并联电抗器生产成本的前提下,可以有效缓解其振动超标问题.     

基于转子辅助槽的PMSM电磁振动噪声削弱方法研究

电机气隙中的径向电磁力作用于定子齿部,通过定子、机座传递到空气中,产生了振动噪声。针对实际工程中噪声突出问题,解析径向电磁力得到产生振动噪声的主要阶次和频率,分析电机的定子模态得到不同空间阶次下的频率。考虑电机转子凸极,提出一种转子开辅助槽配合增加气隙宽度的方法改善电机的声振特性。通过搭建优化前后的电机有限元模型,在加速工况下对比6f₁和12f₁频率(f₁为基波频率)的电磁力,以及24阶次和48阶次下的A计权声压级,验证所提方法的有效性。最后在实际样机上测试加速工况下24阶次和48阶次的振动水平和声压级。试验结果表明,所提转子开辅助槽配合改变气隙宽度的方法能够有效降低电机整体的振动噪声。