2自由度球形行波型超声波电动机的特性计算模型

理论和试验研究2自由度行波型超声波电动机的机械特性计算问题。分析2自由度行波型超声波电动机空间结构关系和定转子接触面的摩擦力。利用空间位置关系,计算得到了行波定子和球转子接触面上任一点的摩擦驱动力和摩擦阻力。根据运动稳定时行波定子轴向力平衡关系,推导给出2自由度球形行波型超声波电动机的特性计算解析式。通过研制的样机进行理论和试验分析,证实计算模型有效性和准确性,并分析各种电动机参数对输出机械特性的影响。研制的样机实现最大堵转转矩达0.10N·m,空转转速为90r/min左右。研究工作为下一步球形行波型超声波电动机的设计、优化和控制提供了理论基础。

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。

开关柜局部放电带电检测技术的应用分析

介绍了10~35 kV开关柜局放带电检测常用的地电波法和超声波法,分析了这2种方法的优缺点和应用的局限性。利用地电波法和超声波法对开关柜局放进行现场带电检测,发现了多起开关柜异常故障,取得了一定的现场应用效果。同时指出,对检测结果进行数字信号分析和建立相应数据库是今后工作开展的方向。

浙江电网变电设备在线监测装置应用分析

针对浙江电网变电设备在线监测装置若干问题开展了相应分析。为实现供电可靠性和电网经济性的有效统一,指出应优先安装在线监测装置的设备。根据目前在线监测装置的发展现状,分析了变压器、断路器、组合电器、容性设备和避雷器在线监测装置的成熟度和有效性。为保证在线监测数据的有效应用,以油色谱在线监测数据为例,建立了相应的阈值设置原则。

二自由度超声波电动机力矩测试方法研究

为实现高精度的多自由度超声波电动机控制,提出一种新型的基于压力传感器的电机力矩测试机构,并阐述了测试原理和方法。实验证明,该测试机构满足电机力矩的测试要求,具有精度高、结构巧妙和体积紧凑等特点。

二自由度超声波电机位姿检测与控制

为了探索多自由度超声波电机在微型机器人等控制领域的应用,提出电机的位姿检测与控制方法.以基于三定子的二自由度球形超声波电机为研究对象,以定子角速度的极小范数为优化目标,结合角速度矢量合成原理和电机的相位差调速方式,建立电机的前馈模型;提出基于机械鼠标原理的位姿检测机构,反馈球转子的姿态量,并结合PID分段斜率比较的控制策略实现电机位姿控制.测试结果表明,电机闭环轨迹控制的误差率为1.3%,位姿检测与控制的效果较好,为二自由度球形超声波电机的推广打下扎实的基础.

基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机静力学建模与分析

多自由度球形超声波电机具有机械集成度高、分辨率高和无电磁干扰等独特优势,在微型机器人、医疗设备和监控探测等领域具有广阔的应用前景。为了提升多自由度电机的容差性和自适应调节能力,提出了一种基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机,从电机定、转子空间位置和几何结构关系出发建立了电机的静力学模型,可分析电机各种结构参数对接触圆周的力分布影响。通过电机的算例分析,证明柔性板簧具有自适应的调节能力,可为电机定、转子提供较均匀的预紧力。研究成果对三自由度球型超声波电机的优化设计与性能提升具有指导意义。

二自由度行波型超声波电机定子的优化研究

本文从二自由度行波型超声波电机的驱动机理和基本结构出发,对定子结构进行了分析和介绍,利用所建立的有限元模型进行定子振动的模态分析。然后以电机定子表面点的振幅最大化为优化条件,对定子的结构进行优化。接着用ANSYS软件对定子进行不同倾角下的模态分析,得到定子谐振频率和倾角的关系。最后结合所设计的定子使用激光测振系统进行测试,用于确定最佳的定子倾角。测试结果表明,优化的定子使得定子表面点的振幅较大。

空间用二自由度球形行波型超声波电机

介绍了一种超声振动驱动的二自由度行波型超声波球电机的结构和机理,给出了其研制过程中若干关键问题的解决方案,阐述了实现其运动位姿控制采用的结构及控制方式,最后探讨了此类电机在空间机构的若干应用及所需解决的一些问题。研制样机的球转子直径为45mm,定子直径为30mm,实现的堵转力矩为120mNm,空转转速12r/min,且各方向运转平稳,输出性能比较一致。该电机可用于各类空间机构。

驱动电压跟踪的超声波电机频率自适应技术

超声波电机在运行过程中由于温度的上升会引起谐振频率的漂移,谐振频率的漂移又会导致电机的转速、效率等性能发生改变,为此要求驱动电路有谐振频率的自动跟踪功能。该文从电机在谐振点附近的等效电路出发,分析了输入电压与谐振频率的对应关系并通过实验分别比较了温度和负载对电机动态电容电感乘积、谐振频率、驱动电压和转速的影响。利用一定负载下工作电压相对稳定以及温度对谐振频率影响是渐变的特点,提出了以电机驱动电压为控制对象、输入频率为控制量的超声波电机频率跟踪控制策略。结合直径60mm的行波型超声波电机实验验证了该控制策略的有效性,其中空载、轻载和重载时的速度波动分别控制在5.1%、6.3%、6.4%以内,而效率比不加控制策略时分别提高了0.88%、5.3%和3.1%。

二自由度行波型超声波电机的轨迹控制

对二自由度球形超声波电机来说,轨迹控制是输出性能的重要环节。对二自由度球形超声波电机进行了轨迹(路径)控制。首先以定子表面行波波峰点周向角速度的极小范数为优化目标,结合单个定子的调速和电机运行矢量原理作为电机运行模式的模型。为了实现球转子姿态的测量,采用了一种类似机械鼠标原理的球转子位置检测方法,再结合电机运行模式求出各个定子驱动电压的相位差,然后采用神经元PID算法来实现电机闭环轨迹控制。闭环控制下,电机转子运行时各个方向的误差控制在2个脉冲以内。

二自由度行波型超声波电机定子的数学模型与实验研究

二自由度行波型超声波电机是一种新型多自由度超声波电机。本文从二自由度行波型超声波电机的驱动机理和基本结构出发,就电机的结构实现、驱动球转子的最佳定子结构进行了分析,利用所建立的有限元模型进行定子振动的模态分析和共振频率计算,提出了外缘大倾角内缘线接触的行波定子。然后建立定子的接触模型,对其机械性能进行分析。测试结果表明,修正的数学模型更加符合电机的实际运行特性。所研制样机的球转子直径为45 mm,定子直径为30 mm,实现的堵转力矩为120 mNm,空转转速12 r/min。该工作为多自由度行波型超声波电机的优化设计、性能提高奠定了基础。

基于特高频法的1100kV GIS局部放电故障定位研究

针对一起1 100 kV GIS开关投切后内置式特高频传感器的报警案例,利用特高频信号的传输特性和模式识别技术成功实现了故障定位,进而得出了特高频信号在不同气室间的衰减规律。跟踪分析故障气室特高频信号幅值和在线谱图信息,通过故障气室解体找到了放电点,验证了之前诊断分析的正确性,为特高频法在特高压GIS工程中的应用提供了有效例证。最后提出了特高频法在现场检测的几点建议。

板簧支撑结构的三自由度超声波电机驱动模型研究

提出了一种基于板簧支撑结构的三自由度球形行波型超声波电机。首先介绍了这种电机的基本结构和驱动原理,使用板簧支撑结构较好地解决了球转子与行波定子之间的对心问题,定转子之间的预紧力更加均匀一致;然后利用摩擦驱动模型对这种电机进行了数学建模,推导出了电机的机械特性计算方程组;接着对模型进行了仿真计算,分析得到了一些有用的结果。研制样机的球转子直径为40mm,定子直径为30mm,实现的堵转力矩为0.035Nm,空转转速90r/min,且各方向运转平稳,输出性能比较一致。

高速高效率的行波型锥面超声波电机

为了解决传统行波型超声波电机转速不高、效率低下且加工要求高的问题,提出一种新型锥面结构的行波型超声波电机.锥面电机采用锥面转子代替平面转子,定、转子之间的接触部分从上下平面过渡到内外侧锥面,并通过板簧实现接触面的偏心补偿.介绍适合锥面电机的定子结构,通过对定子内外侧锥角进行一系列的实验研究找到锥面超声波电机最适合的尺寸,采用ANSYS软件仿真发现,优化后的锥面定子最大振幅集中在定、转子接触部分,从而实现能量的高效传播.合理设计板簧尺寸,既补偿了定转子运行过程中出现的偏心现象,又在一定程度上大大简化了电机加工工序.研制直径为30mm的行波型超声波电机样机,实验结果表明,该锥面超声波电机空载转速高达400r/min,堵转力矩达到0.08N.m.

深度学习在电力设备锈蚀检测中的应用

电力设备在长期运转中会产生形态不规则的锈蚀,人工巡检工作存在难度大、效率低、成本高等问题,而采用传统的图像处理方法对锈蚀进行检测的效率和准确率都不高。为此,提出基于深度学习的电力设备锈蚀检测技术。该方法以变电站、输电网络等电力设备实际作业环境中的监控设备拍摄的图像数据作为训练样本,采用基于深度学习的目标检测技术,识别并定位电力设备上的锈蚀区域。以Faster R-CNN模型和YOLOv3模型作为神经网络的基础模型进行验证,结果表明2个模型都能检测出较为明显的锈蚀,Faster R-CNN模型在准确度和检测数量方面表现较好,而YOLOv3模型检测速度更快。

A novel two-degree-of-freedom spherical ultrasonic motor using three travelling-wave type annular stators

In order to promote the tolerance and controllability of the multi-degree-of-freedom(M-DOF) ultrasonic motor, a novel two-degree-of-freedom(2-DOF) spherical ultrasonic motor using three traveling-wave type annular stators was put forward. Firstly,the structure and working principle of this motor were introduced, especially a spiral spring as the preload applied component was designed for adaptive adjustment. Then, the friction drive model of 2-DOF spherical motor was built up from spatial geometric relation between three annular stators and the spherical rotor which was used to analyze the mechanical characteristics of the motor.The optimal control strategy for minimum norm solution of three stators' angular velocity was proposed, using Moore-Penrose generalized inverse matrix. Finally, a 2-DOF prototype was fabricated and tested, which ran stably and controllably. The maximum no-load velocity and stall torque are 92 r/min and 90 m N·m, respectively. The 2-DOF spherical ultrasonic motor has compact structure, easy assembly, good performance and stable operation.

基于温度补偿的金属氧化物避雷器带电检测技术研究

利用温度控制箱搭建了金属氧化物避雷器模拟运行工况下的运行中持续电流测试平台;比较了温度对运行中持续电流测试结果的影响,发现温度从20℃上升到46℃,阻性初值差变化超过45%;最后通过拟合测试数据,提出了基于温度补偿的金属氧化物避雷器带电测试方法,明显提高了现场检测准确性。

基于板簧支撑结构的3自由度超声波电机静力学分析

提出一种采用板簧支撑结构的3自由度球形行波型超声波电机.概述该电机基本结构和驱动原理,使用板簧结构较好地解决了球转子与行波定子之间的对心问题,定转子之间的预紧力更加均匀一致.通过坐标变换关系和定转子的位置关系,分析球转子的受力情况,给出定转子接触圆周的接触力关系式;根据球转子和各个行波定子的力平衡方程,得到球转子球心的微位移和定子的轴向压紧量与定子预紧力的关系并做了仿真,进而分析受力情况与电机结构参数对电机定转子接触的影响,形成了板簧结构的3自由度超声波电机的理论基础.研制样机的球转子直径40 mm,定子直径30 mm,实现的保持力矩0.09 N·m,空转转速90 r·min-1.