环形驻波超声波电机定转子接触摩擦模型

超声波电机的接触摩擦模型对电机结构设计和性能优化具有重要作用。针对环形驻波超声波电机定转子接触摩擦问题,采用库伦摩擦+黏性摩擦定律建立了定转子接触摩擦模型。采用所建立的模型分析了一个振动周期内接触界面的摩擦力变化情况,也研究了定子不同径向振幅以及结构参数对电机输出性能的影响。最后,测量了电机的转矩 转速特性,并将测量值与计算值进行对比,二者吻合度较好。另外,对比了基于库伦摩擦定律所建立模型的转矩 转速特性计算值,对比结果表明,与基于库伦摩擦定律所建立的模型相比,基于库伦摩擦+黏性摩擦定律所建立的模型能更准确地描述定转子接触界面的摩擦传动特性。     

行波型超声波电机定转子接触粘滑分布特性

考虑了摩擦层剪切变形,对行波型超声波电机定转子接触区域内的粘滑分布特性进行研究。首先假设超声波电机定转子接触区域内完全为粘滞分布的情况下,求得接触区域内摩擦材料的切向应力;再与滑动摩擦应力进行比较,从而确定接触区域内粘滑分布情况及其分布规律,并根据所获得的粘滑分布计算电机运行性能。最后,对理论分析的结果进行实验验证,实验结果与理论分析结果相吻合,验证了理论分析的正确性,为超声波电机的设计与分析提供了理论依据。     

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。     

径向驻波型超声波电机接触摩擦特性建模与分析

超声波电机的接触摩擦模型对电机输出性能优化、控制电路设计具有重要的作用.现有对超声波电机接触摩擦模型的研究,大多基于库伦摩擦模型,其计算结果的精度有待进一步提高.该文基于Dahl摩擦模型对一种径向驻波型超声波电机的接触摩擦特性进行建模和分析.首先介绍电机的结构,然后分析定子的振动、定转子间的接触摩擦以及转子的旋转运动,...     

超声波电机定转子接触的 摩擦传动模型及其实验研究

Ultrasonic motor (USM) is a new principle motor, which applies piezoelectric vibration and frictional force as the driving source. This article investigates the frictional contact model between stator and rotor of the travelling-wave-type ultrasonic motor. Taking the stick-and-slid feature into account, this article presents analytical expression of characteristics of ultrasonic motor among constructive parameters, which lays a theoretical foundation for design and manufacture of USM. Effectiveness is verified by comparison between theoretical and experimental results of the prototype.     

考虑定子齿结构的行波超声波电机接触摩擦模型

本文分析了定子的振动、定转子的法向接触和切向摩擦,考虑了定子齿结构,采用解析法建立了环形行波超声波电机定转子接触摩擦模型。基于所建立的模型,分析了定子表面质点与转子间的接触时间和切向摩擦力以及电机的转矩-转速特性。此外,也对考虑定子齿结构和忽略定子齿结构的模型计算结果进行对比,结果显示,在相同的预压力下,考虑定子齿结构时,定子表面质点与转子的接触时间比忽略定子齿结构时要长,而且转矩-转速特性的计算结果要低于忽略定子齿结构时的计算结果。最后,将理论计算结果与实验结果进行了对比,考虑定子齿结构时的计算结果比忽略定子齿结构时更接近实验值,说明考虑定子齿结构的接触摩擦模型能准确地反映定转子间的接触和摩擦特性。     

大扭矩均压行波超声波电机研究

超声波电机的研究已成为全世界的热点。在ANSYS有限元软件分析计算的基础上 ,设计并制作了均压行波超声波电机 ,其直径为 10 0mm ,堵转转矩达 2 2N·m ,最高空载转速5 8r/min。采用定转子面接触模型 ,实现了电机的均压运行。对电机进行了输出性能测试和分析。测试结果证明了上述模型和设计的正确性     

行波接触型超声波电机特性与控制研究

行波接触型超声波电机的工作原理与电磁型电机的工作原理截然不同,本文对其控制系统各组成部分作了分析,给出了控制器输出波形;并对行波接触型超声波电机定、转子之间的摩擦传动进行了研究,提出了电机效率计算方法,对机械特性与效率曲线进行了计算,计算结果与实验测试结果相符合。     

环形行波超声波电机动态接触摩擦特性建模与分析

超声波电机的接触摩擦模型对电机结构设计和性能优化具有重要作用。该文考虑定子齿结构,基于Dahl摩擦这一动态摩擦定律,分析了定子振动的瞬态响应过程、定子齿质点与转子的法向接触和切向摩擦及转子运动方程,建立了环形行波超声波电机定转子动态接触摩擦解析模型。基于所建立的模型,研究了定转子间的接触状态和法向接触应力,以及相对速度和切向摩擦应力,并分析了电机的输出性能。最后,测量了样机的输出特性,将测量值与所建立模型的计算值进行比较,二者基本吻合。此外,也对比了忽略定子齿结构并采用库仑摩擦定律的接触摩擦模型的计算值,结果表明,所建立模型的计算值能更好地与实验值相吻合,说明所建立的模型能够更准确地描述定转子接触摩擦传动特性。     

三波谐波摩擦传动超声波电动机理论研究

为克服行波超声波电动机低速平滑性不稳定的问题,提出一种谐波摩擦超声波电动机.首先对谐波摩擦超声波电动机的结构进行研究,然后分析谐波摩擦传动的原理、柔轮波形曲线的理论模型以及柔轮质点的运动轨迹.最后研究了谐波摩擦传动系统的传动比,获得其传动比方程,分析传动比的影响因素.研究结果为进一步提高超声波电动机的输出性能奠定了理论基础.     

一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究

阐述了一种新研制的短行程永磁直线直流电动机的结构特征和工作原理，并从其结构特征和工作原理出发，采用理论分析的方法，结合其具体应用对直线电机的基本关系式进行了推导，建立了电机的数学模型，并对影响其动态性能的参数进行了分析，给出了电机的动态模型结构图和传递函数关系式。为了获取定量的数学模型，对直线电机的有关模型参数进行了测定。同时还对直线电机的性能进行了实验研究，对实验结果进行了验证，实验实测值和模型方程计算值是吻合的。     

基于液体媒质的非接触型超声波电机理论与实验研究

非接触型超声波电机有效地解决了接触型超声波电机因接触摩擦所引起的使用寿命低、不能长时间连续运转等难题,是超声波电机领域的一个新的研究方向。介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机,其定子与转子是不接触的,并且转子浸于液体媒质之中,定子压电振动所产生的能量通过定、转子间的液体传递给转子,从而驱动转子旋转。给出了该电机的结构及驱动电路,对其运行机理进行了理论分析,利用有限元法对定子振动情况进行了模态分析,讨论了水位高度、定子振动速度等对电机性能的影响,并通过实验进行了验证,实验测试结果与理论分析结果相一致。     

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。     

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。     

环形行波式超声马达变频特性的分析

超声马达通常都工作在谐振频率附近,因此,工作频率的变化对超声马达的输出特性有着非常重要的影响。利用匹配电感和压电陶瓷组成的谐振电路,分析了变频对超声马达驱动电路输出特性的影响;利用超声马达的二维解析模型,仿真了激励频率对超声马达输出特性的影响。仿真和实验结果表明：频率与超声马达输出特性的关系为二次函数。激励频率在超声马达谐振频率附近变化时,驱动电路输出电压的幅值可近似认为不变。     

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。     

环形行波型超声波马达的设计与试验研究

从行波超声波马达的工作原理出发,根据有限元的分析结果,设计并制作了一种目前国内同类马达中尺寸较小的环形行波马达样机,并测试了效率、扭矩、转速等主要性能参数。     

纵扭复合型超声波电机的力传递模型

复合型超声波电机是各种超声波电机中最典型的低速大力矩电机,其定转子接触方式是断续面接触,这与行波型电机连续的若干点接触不同,也是实现大力矩的根本原因,因此分析其定转子的力传递模型很重要。该文先简单叙述了以往采用等效电路描述具有的问题,其次,通过电机轴向冲量守恒建立了定转子接触角与电机预压力和摩擦材料物理参数的关系,随后利用振动周期内周向电机负载和驱动力所作的功相同的原理,给出电机负载与定子纵 扭振动和转子参数的关系,并据此确定电机转子参数和预压力,研制的复合型超声波电机(直径80mm)的堵转力矩为13.2 N穖的大力矩,空转转速为12.5 r/min。初步形成了电机转子设计的理论基础。     

高压开关触头水浸超声自动检测装置及其应用

本文介绍了一种用于高压开关触头钎焊缺陷检测的超声无损检测水浸自动扫描装置的测量原理、系统结构和特点 ,并给出了测量结果。     

超声波电机的步进特性和步进定位控制

超声波电机与传统电磁型电机不同,它是一种靠摩擦驱动的新原理电机,具有响应快分辨率高等特点,为充分发挥这一特点,使之具有高精度的定位能力,该文介绍一种精密定位控制方法。文中首先从理论和实验上揭示这种电机具有的高分辨率和步进特性实质,提出了利用此特性实现高精度的定位控制策略----步进定位法,并分析了影响其定位精度的因素,结合所研制的纵扭复合型超声波电机样机,实现了高精度(0.010。) 的定位控制,说明此电机可用于高精度机构如MEMS等的驱动。