人造肌肉及其在未来微特电机中的应用

介绍了一类新型智能材料-人造肌肉,概述了人造肌肉ElectroActive Ploymer（EAP）的特性和致动机理,引述了人造肌肉在微特作动器中一些应用实例,最后指出了人造肌肉在未来微特电机中的应用前景.     

新型行波直线超声电机的结构与有限元分析

提出了一种新型行波直线超声电机结构,该电机利用2个固有频率接近的面内弯曲模态叠加形成沿周向传播的行波,从而驱动动子做直线运动。首先,基于有限元法建立了考虑定、动子三维接触的整机动力学模型,对定子结构尺寸进行设计;其次,通过该模型分析了定、动子之间的接触力传递过程、电机的驱动机理、电机稳定运行时驱动足的椭圆运行轨迹、电机的启停特性以及不同输入参数下电机的输出性能等动力学特性;最后,试制原理样机,搭建实验平台对电机性能进行测试。研究结果表明：该电机工作原理可行,机械输出性能良好;所建立的有限元模型合理,使用该模型能预测电机的性能,并进一步指导电机的设计及优化。     

共阶梯轴双定/转子超声电机的极端环境试验研究EI北大核心CSCD

为了进一步扩展超声电机在航空航天领域的应用范围,综合研究了共阶梯轴双定/转子超声电机在极端环境下的输出特性。对于这种性能优越的新型超声电机,制作了适用于极端环境的试验样机,进行了真空、高/低温复合环境以及振动环境环境试验研究。探讨了各种环境因素对电机性能的影响。结果表明,真空、高温、低温、振动等环境因素会对电机输出性能产生不同程度的影响,共阶梯轴双定/转子超声电机具备一定的极端环境适应性。该研究为超声电机在航空航天领域的广泛应用提供了参考。     

一种新型盘式行波型压电钻

设计了一种基于逆压电效应的新型盘式行波型压电钻.该压电钻利用压电陶瓷的逆压电效应,使定子基体产生两相面外的弯振,利用存在相位差的两相弯振的合成使钻杆端部产生摇头运动,从而为切削和钻孔提供动力.利用有限元软件ANSYS对压电钻进行了结构仿真,分析并确定了压电钻的工作模态.根据仿真结果试制了一台样机,对该样机进行了激光扫频试验,结果显示样机工作频率为40 kHz,切削频率可达240万次/min,切削幅度可以控制在微米级.试验表明,该样机配上普通牙钻,可以在打印纸、硬纸板、铝板和钢板上进行切削、钻孔等操作.     

低压脉冲磁场对ZL108合金共晶硅形貌及磨损性的影响

研究了低压脉冲磁场对ZL108合金组织中共晶Si的细化及磨损性能的影响。结果表明,在磁场作用下,ZL108合金铸态组织中的共晶Si得到显著细化。随着放电频率增加,共晶Si由粗大的针片状转变为细小的短纤维状和颗粒状共存的组织。施加磁场处理后,ZL108合金的耐磨性能显著提高。磨损表面分析表明,未施加磁场处理合金的磨损机制为严重的粘着磨损和磨粒磨损共同作用,施加6Hz磁场处理合金的磨损机制为以磨粒磨损为主并有少量粘着磨损。     

限制调频范围的不对称多模式宽输出LLC变换器

频率控制的传统LLC谐振变换器往往受限于开关频率的有效调节范围,难以实现宽输出电压范围,为此,研究了一种限制调频范围的不对称多模式宽输出LLC谐振变换器。采用双谐振腔且对应两变压器变比不同的不对称结构,能够根据原边开关组合的不同,使得双谐振腔分别工作在单半桥、双半桥和半桥+全桥3种不同的模式,从而获得3种不同的电压增益,并且保证每种模式之间归一化增益调节范围不超过1.5,可以在窄开关频率范围内实现宽输出电压范围。建立300 W的实验样机,验证了所提变换器可实现1～3倍的宽输出电压范围,并且实现了原边开关管的零电压开通和副边二极管的零电流关断,具有良好的软开关性能,验证了变换器的可行性。     

基于混合控制模式的宽范围LLC谐振变换器设计

为了提升LLC谐振变换器的输入电压范围,提出了一种混合控制的方式来提升LLC谐振变换器电路的增益。将整个控制分为3个模式,分别为全桥模式、半桥模式以及混合模式。在混合模式下,通过PI运算得出半桥LLC谐振变换器和全桥LLC谐振变换器分配的权重,控制信号由数字信号处理器DSP28335发出,让整个电路在控制周期的一定时间内工作在全桥LLC谐振变换器模式,其余时间工作在半桥LLC谐振变换器模式。前期通过分析和仿真,能够确定控制方式的最佳控制方案,最后通过一个输入50～150 V直流、输出12 V/5 A的实验样机,验证了所提控制方式的正确性和合理性。     

军民两用高性能超声电机的研发和产业化

正作动器是高端装备和智能装备的重要基础部件,广泛应用于航空航天、武器装备及机器人等领域,作为现代装备向高精度、高效率、高可靠性、智能化和轻量化方向发展的核心部件之一,其水平对提升国家科技影响力和国防威慑力具有重要作用。一、研究背景作动器性能包括精度、效率、可靠性、稳定性、功率密度、响应速度、电磁兼容性、环境适应性等。以电磁电机-减速传动机构为代表的传统作动机构,受传动链中间隙、弹性变形等因素的限制,其重量不     

一种新型孔式模态转换型超声电机

针对斜槽式模态转换型超声电机工艺复杂,成本太高,研制了一种全新结构的孔式模态转换型超声电机.利用振动理论分析了电机的模态转换原理及工作机理.利用ANSYS软件对电机定子进行了仿真分析,分析了电机定子的工作模态和谐响应.制造了一台原理型样机,测量了样机的工作频率、振型、转速、转矩等.结果表明,这种电机的工作频率约为57.5 kHz,空载转速可达1 000 r/min,最大转矩可达0.15 N·m,其性能与所研制的斜槽式原理样机相近.     

大力矩应力型纵扭复合超声电机

研究了一种双转子应力型纵扭复合型超声电机,对该电机进行了结构设计,提出了纵振压电陶瓷片全部放置在定子端面上的结构,同时深入分析了电机的工作机理。利用有限元分析软件ANSYS详细分析了影响定子1阶扭振模态和电机整体2阶纵振模态的结构参数,并提出了针对应力型纵扭复合超声电机的模态频率一致性的设计方法。对研制出的Φ20 mm双转子应力型纵扭复合超声电机样机进行了振动特性以及使用不同预压力弹簧时的负载特性实验研究,结果表明:电机的纵振特性与施加在转子上的预压力有关;使用非线性预压力弹簧时,电机输出负载特性较好,其中Φ20 mm样机的堵转力矩达到了1.28 N.m。