超声电机启动可靠性研究

作为一种在航空航天和武器系统有着广泛用途的新型微电机,超声电机的启动可靠性影响了其进一步的推广应用。该文通过理论分析将影响电机可靠启动的因素定位为定、转子摩擦界面阻力的增加以及定子的非线性振动,其中摩擦界面阻力增加包括摩擦材料嵌入定子槽中以及摩擦材料与定子的粘接。结合仿真分析和实验研究,证明超声电机定子振动的非线性是影响电机可靠启动的根本原因,越靠近共振频率非线性越严重,而定、转子接触界面的粘接以及摩擦材料嵌入定子齿使定子谐振频率升高,也就使原有工作频率更接近共振频率,从而导致电机定频启动困难。最后提出利用定子振动的非线性,采取降频启动的方法,可有效提高电机启动可靠性,为超声电机的推广应用打下良好基础。     

超声电机及其摩擦材料电气绝缘特性分析与控制策略

基于超声电机电气绝缘特性设计,识别出影响电机绝缘特性的主要因素为摩擦材料,分析摩擦材料的导电机理,在此基础上提出控制策略,并制备摩擦材料,装配电机验证了控制策略的有效性,为工程应用提供借鉴。     

行波超声电机摩擦界面的输出特性

摩擦界面对超声电机的性能有至关重要的影响。该文针对行波型超声电机的摩擦界面作了系统的研究,建立了其仿真模型,实验验证了其可靠性,并利用该仿真模型分析了摩擦界面的输出特性及影响因素,对摩擦界面的设计提供了依据。     

驻波超声电机摩擦材料ABAQUS特性仿真计算与研究

研究了弯纵复合振动驻波振子的振动方程,由纵弯振动方程推导出触头作椭圆运动规律,并进行运动状态分析。提出利用高频转动的椭圆振子代替纵弯振动触头的模拟思路,给出了等同性原理的证明。利用ABAQUS有限元软件对三种驱动模型,各向同性和各向异性两类材料,对不同预压力下的空载速度、阻力和负载特性进行了计算分析,得出在纵向弹性模量相同的情况下,水平弹性模量大的各向异性材料的使用性能更优越。     

电机启动电流的测试与分析

本文首先介绍了电机启动电流的测试方法,然后分析了影响启动电流值计算的因素,并以大亚湾核电站IRCP003PO的启动波形为例,给出了参数修正方法,由此方法得到的数据是检验电机设计、整定值设定、过载过流保护相符合的依据.     

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。     

超声电机控制技术研究

概述超声电机的控制机理和特点,分类介绍了超声电机的两大控制技术,即模糊控制和应用数学模型控制,并总结了近年超声电动机控制技术领域的最新成果,指出了超声电动机控制技术的研究重点及今后的发展方向.     

超声电机技术的发展、应用和未来

传统的电磁型电机的发明和发展已有100多年的历史。无论在理论上、设计方法上或制造技术上,都已达到十分完善的程度。由于它的工作原理和结构的限制,难以满足当前宇宙飞船、人造卫星、飞机、导弹、汽车、机器人和精密仪器等等对电机所提出的短、小、薄、低噪声和无电磁干扰等要求。为此,世界各国都在努力研究各种新型电机。其中,20世纪末期发展起来的超声电机(Ultrasonic Motor)算是最典型的一种。图1为一超声电机的分解图。     

直线驻波型超声电机的接触分析和堵转推力模型

摩擦界面对超声电机的性能有至关重要的影响。文章针对一种基于面内振动的直线驻波超声电机,结合电机的工作振型,对电机的定、转子的接触过程进行了详尽的论述,建立了堵转情况下的最大输出力模型;并进行了仿真研究。通过仿真可以得出超声电机的堵转推力受定、转装配间隙的影响最大。在电机已完成制造的情况下。如要得到较大的堵转推力,可适当调整定转子的装配间隙。     

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。     

旋转型行波超声波电动机磨损控制研究

对旋转型行波超声波电动机进行了磨损试验,针对试验中超声波电动机失效的现象,结合Mindlin接触模型,分析旋转型超声波电动机定/转子的粘滑摩擦模型。根据该模型定/转子在同一时刻不同位置具有不同摩擦状态,采用固定参数PID控制法和专家PID控制法,对超声波电动机进行实时调节控制,并对试验超声波电动机定子和转子的磨损现象进行分析。试验结果对比表明,该专家PID控制可以有效降低超声波电动机的磨损。     

行波型超声波电机制作工艺的研究

文章介绍了经多年研制而成的,直径分别为：300mm、45mm、60mm和100mm的系列行波型超声波电机,描述了它们的结构,阐述了电机制作工艺,并对电机性能进行了实测和分析。     

行波超声波电动机转子的设计

文章分析了行波超声波电动机定转子接触配合情况，提出了转子的设计方法。     

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。     

环形行波超声波电动机的研制

介绍了环形行波超声波电动机的理论基础和关键技术，并针对这些关键技术和难点所采取的技术途径进行了总结和分析。样机性能表明理论分析的正确性以及采取的技术途径的可行性。     

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。     

旋转行波型超声波电动机的控制系统

应用DDS技术开发出了一种高性能的超声波电动机驱动及控制电源，并基于LabVIEW的平台，建立了超声波电动机的控制系统，最后将控制系统用于自行研制的行波超声波电动机的转速控制。实验表明，该控制系统可以方便地控制电机转速，且信号的频率及相位差控制精度高，有利于研究超声波电动机的控制特性及其性能。