球形行波型超声波电机的驱动数学模型

球形行波型超声波电机可以实现球面轨迹的运动,但是目前其设计仍处于经验阶段。该文从球形行波型超声波电机的原理与基本结构出发,利用坐标变换关系得到转子运动时定、转子接触面上接触力的分布情况,分析了行波定子与球转子接触点的摩擦驱动力和摩擦阻力。根据运动稳定时球转子的力和力矩平衡及行波定子的轴向力平衡关系,得到球形行波型超声波电机的驱动数学模型。通过仿真分析了结构参数和行波定子特性的影响,初步验证了上述模型。     

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。     

行波超声波电机瞬态特性的测试及分析

瞬态响应特性是超声波电机的一项重要性能指标。通过主要由光电编码器和数字示波器组成的测试系统,对直径60mm行波超声波电机的瞬态响应特性进行测试,测得超声波电机启动和断电自锁时定子振动和转速变化的过程。利用测试数据和建立定、转子接触面上力的传递、转子内力的传递、定、转子振动耦合特性等力学模型,对行波超声波电机的瞬态特性进行理论分析。这些分析为超声波电机的深入研究提供了理论依据。     

行波型超声波电动机接触模型的研究

以直径为60mm行波型超声波电动机为例，通过对电机定子和转子接触模型的研究，得到了一种考虑电机定子齿作用情况下的仿真模型。文章根据实际行波型超声波电动机结构参数对模型的求解，计算得到了电机的运行特性，结果与实际试验研究结果相近，证明了该模型的有效性。     

支撑宽度对环形超声波电动机定子振动特性的影响

环形行波型超声波电动机工作时,为了获得定子的最大振幅,定转子一般均采用弹性支撑.但当电机的直径增加时,定转子的支撑部分在轴向压力作用下引起的弯曲变形会大大增加,从而减少了电机的输出转矩.主要分析定子支撑宽度对定子振动特性的影响,并得出:直径108 mm环形行波型超声波电动机的支撑宽度以9mm和4mm为宜.     

一种改进型共轴并联式超声波电机设计

为提高传统环形行波型超声波电机的输出转矩,研制了一种改进型共轴并联式双定子双转子超声波电机。与传统行波型超声波电机相比,这一电机在保证驱动电源和直径不变的基础上,通过略微增加的体积,将输出转矩在理论上增加一倍。同时,通过对这种电机的样机进行实验检测,输出转矩较同型号超声波电机增加80%,表明该电机具有实际生产价值和广阔的应用前景。     

一种新型行波超声波电动机的研究

介绍了一种新型行波驱动超声波电动机，它不同于以往超声波电动机定转子之间动态过程中为点接触的结构形式，采用了线接触的新型结构。运用振动理论推导了电机驱动原理，并用ANSYS软件建立了电机定子有限元模型，分析了电机定子各项参数对其动态特性的影响，通过实验得到了该电机的动态特性。     

双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究

环形行波型超声波电机小直径条件下，输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点。而柱体弯曲振动超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子的，定子的直径越小，摇头振动的幅值越大，因而，小直径时更能显示出这种电机的优越性。该文阐述了双转子柱体弯曲振动超声波电机的运行机理，证明了定子表面质点运动轨迹为一椭球：利用ANSYS有限元软件分析了电机的弯曲振动模态；用阻抗特性分析仪分析了电机的阻抗特性和相位特性；制作了直径为20mm、有两个转子的柱体弯曲振动超声波电机，并对其输出特性进行了测试，最大转矩达0．16Nm、最高转速为220r／min。     

3个行波定子的2自由度球形超声波电机

提出一种基于3个行波定子的2自由度球形行波型超声波电机,给出了其结构及其驱动原理,重点介绍行波定子自动对心的自适应结构及其螺旋弹簧,该种结构可使每一个行波定子能柔顺地压紧球转子,可克服由3个行波定子的加工及其安装误差对电机产生的影响,保证每个定转子接触圆周之间的预紧力比较均匀一致。同时,给出了该种2自由度球电机的机械特性计算公式,并以极小范数解为优化目标等手段,分析了此球电机的性能特点。研制的球电机样机球转子直径40mm,堵转力矩达0.12N?m,空载转速90r/min,且各方向性能较一致。此球电机具有结构紧凑、安装方便和性能优越的特点,可用于机器人手腕、CCD云台控制等许多场合。     

球形二自由度超声波电机的运行机理和特性

球形二自由度超声波电机可以实现二个自由度的运动,从二自由度行波型超声波电机的基本结构与驱动原理出发,建立了定转子的位置关系式,从而得到电机的驱动力方程,进而求出定子的驱动力矩方程,然后分别对转子在静止和转动情况下的驱动力方程做了讨论,最后求出球形二自由度超声波电机的驱动力矩数学模型.随之通过电机的结构参数对电机的驱动力矩进行了仿真计算,然后通过实验对驱动力矩做了初步验证,实验结果证明了数学模型的有效性,对二自由度行波型超声波电机的优化设计和性能提高奠定了理论基础.     

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.     

Adaptive control-based high-performance drive system implementation of traveling-wave-type ultrasonic motor

In recent years, ultrasonic motors (USM) as new actuators have attracted special interest. Several kinds of constructions and characteristics of USMs have been reported so far. Of these USMs, a traveling wave-type USM has many characteristics such as: high torque in the low-speed range, large holding torque based upon frictional force, flexible free forms, compactness in size and low magnetic noise. In practice, an inherent mechanical resonant frequency and a velocity amplitude of USM are changed largely according to operating temperature due to frictional drive, load disturbance torque, and applied voltage levels. Therefore, it is necessary to develop a new control system which solves these items and always supplies the required power with high efficiency and high performance in the practical applications. This paper proposes mainly a new sensorless high-performance control scheme of an inverter-fed ultrasonic motor, which is based on a control system technology with two feedbacks incorporating automatic resonant frequency tracking and constant velocity amplitude control strategies. This control system is realized in terms of a high-frequency chopper and a two-phase series/parallel resonant inverter. The experimental results are demonstrated and discussed compared with the theoretical ones.     

超声波电动机摩擦和磨损特性探究

超声波电动机是以摩擦力作为驱动源的新型电动机。超声波电动机的摩擦必定会产生明显的非线性特征。从力学的角度分析产生非线性的原因：一是定子与转子之间基于摩擦的非线性接触，使得电机系统具有跳跃、滞后等特性；二是温度、磨损等导致电机材料特性和电机输出特性的变化。只有提高超声波电动机的线性度和稳定性，提高它的输出功率，延长其使用寿命，才能使它具有更卓越的特性和更广泛的应用。     

纵扭复合型超声波电机原理及模态简并研究

介绍超声波电机的发展概况，结构和运行原理，重点分析了纵扭复合型超声波电机的模态简并部题以及电机结构对谐振频率的影响，最后归纳出复合型超声电机通过改变结构实现模态简并的一般规律。     

超声波电机发展、建模研究及展望

超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应使定子产生超声振动 ,并通过定子和转子间的磨擦来驱动转子运动的新型电机 ,工作原理不同于传统的电磁电机。本文简单介绍了超声波电机的发展历史及到目前为止超声波电动机的建模研究 ,并在此基础上指出超声波电机的发展方向     

行波型超声波电动机PZT极化分区优化设计方法

为提高行波型超声波电动机的机械输出性能,根据超声波电动机定转子接触面力传递模型提出了基于能量指标的超声波电动机优化设计方法,以能量指标参数作为电动机优化设计的评价依据.建立超声波电动机定子有限元模型,计算得到电动机不同工作模态下的能量指标,在此基础上重点探讨了能量指标对压电陶瓷的极化分区模式优化设计的影响,提出改进的B...     

超声波电机速度与定位控制系统

由于超声波电机复杂的非线性关系，常规的控制方法根本不能满足其控制需求。该文提出了一种新型的超声波电机控制系统，即运用模糊自适应PID的控制策略来进行速度控制，并且在设定位置附近切换成PID的控制策略进行定位控制。由于综合了模糊控制及PID控制两种控制方法的优点，而不需要精确的数学模型就能够对超声波电机进行快速精确的控制。实验证明，利用该控制系统对行波型超声波电机进行速度与定位控制，其速度的快速性与定位的精确性可以得到保证。     

基于LabVIEW超声马达谐振频率的实验研究

该文对超声马达谐振频率的时效性及不同预压力、电压激励下谐振频率特性的理论分析，采用基于LabVIEW开发平台的阻抗测试系统，自动测量超声马达阻抗特性、谐振频率及其相位，得出超声马达的谐振频率一般会随着预压力的增大而变高，谐振频率和品质因数随着激励的增加而减小，随测试时间而略有变化，并在RTWUM60样机上得到了实验验证，其输出曲线和数据对于超声马达谐振频率的获取、等效电路的导出、马达参数的识别及相应的控制策略均有重要指导意义。     

行波型超声波电机驱动系统的设计与计算

在介绍了行波型超声波电机结构和基本工作原理基础上,给出了超声波电机的基本关系式和等效电路;针对其特点,提出了该类型电机驱动系统的基本要求;据此设计了一套行波型超声波电机的驱动系统;该系统除满足基本要求外,还具有结构简单、振动幅值自动跟踪、功率因数补偿等功能;经在自行设计的电机上长时间运行表明,该驱动器能满足实用的要求。     

超声波电机的位置控制

超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应使定子产生超声振动 ,并通过定子和转子间的磨擦来驱动转子运动的新型微特电机 ,工作原理不同于传统的电磁电机。本文简单介绍了超声波电机及利用单片机实现对shinsei公司的USR6 0型超声波电机的位置控制