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。

纵扭复合型超声波电机的特性研究

纵扭复合型超声波电机是最典型的低速大力矩电机,其系统模型等尚有不少问题值得探讨,特别是摩擦面的力传递模型,直接涉及这种电机的特性。结合研制的纵扭复合型超声波电机样机,从理论和实验上分析研究了各种因素对机械特性的影响,并对电机接触面的转换效率进行了分析计算,指出了这种电机效率偏低的缘由。另外实验验证了这种电机具有工作频域较宽的特性。

纵扭复合型超声波电机纵振动数学模型

建立了纵扭复合型超声波电机的纵振动数学模型,通过仿真分析得到了电机的各种纵振动过程。仿真结果表明:只有摩擦材料参数和电机预压力选择合适,保证定转子在一个振动周期内接触、分离,并得到合适的接触角,从而实现电机的纵扭同频振动,电机才会有稳定的输出转矩和较高的效率。此外,该模型还从理论上证实了简化力传递模型中转子不动假设的合理性。

纵扭复合型超声波电机的实验研究

概述了对纵扭复合型超声波电机的实验研究。其中包括压电陶瓷片的极化方式、有限元模型的修正、工作频率和振型的测量、电机负载转速等机械特性的测量、超声减摩实验、提高电机负载性能的关键因素 ,并指出今后要做的提高电机性能的实验。最终成功研制了一台直径 45mm纵扭复合型超声波电机 ,最大扭矩为 1N·m。

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问题以及电机结构对谐振频率的影响 。

大力矩纵扭复合型超声波电机的理论及实验研究

首先提出了纵扭复合型超声波电机的设计理论。同时 ,指出纵振动系统设计精度低是导致纵扭复合型超声波电机难以实现模态简并的主要原因。通过实验研究 ,分析了纵、扭转振动在各自谐振点附近的振动特点 ,得出谐振 -非谐振点运行的纵扭复合型USM能输出较大力矩的原因。

纵扭复合型超声波电机压电振子的设计

通过简单推导得出纵、扭振动压电晶片两端的振动方程 ,并在此基础上画出了对应的等效电路图。在压电振子设计过程中 ,由于纵振子是由整片压电晶片加工而成 ,设计较为容易 ,因而压电振子的设计主要是对扭转振子进行设计。扭转振子的设计是以电机力能指标为出发点 ,通过分析电机的转矩特性得到一系列公式 ,利用这些公式即可得到扭转振子各部分尺寸。由于电机采用对称结构 ,在得到扭转振子各部分尺寸后 ,纵振子的尺寸也就确定了。最后还对纵。

纵扭复合型超声波电机的瞬态特性研究

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,具有低速和快速响应的特性,其瞬态特性用传统方法难以测试,为此该文设计了纵扭复合型超声波电机的瞬态特性测试系统。文中介绍了系统的设计思路、总体结构和实现过程。对纵扭复合型超声波电机瞬态特性进行了初步的测试和分析研究,实验结果表明该电机的响应快,空载起动时间在6ms左右,关断时间在2ms左右,同时验证了这一测试系统的有效性。

基于DSP的纵扭复合型超声波电机驱动电源

针对超声波电机的特点,介绍了基于DSP的方波逆变方式工作的驱动电源。结合控制和功率变换电路,可以获得驱动超声波电机所需的两相幅值、频率、相位可调的交变方法;通过串联电感匹配,获得了较好的驱动波形。

一种具有中空结构的纵扭复合型超声波电机

为了提高电机低速时的大力矩,提出了一种具有中空结构的新型纵扭复合型超声波电机。其工作原理利用了一阶扭振动和一阶径向振动(引起的纵向振动)模态。用有限元法和实验结果阐述了其振型及其调谐思路,并就结构尺寸对频率的影响进行了具体分析。电机具有调谐方便、轴向尺寸小和力矩大等特点。

纵扭复合型超声波电机的结构设计与实验

对纵扭复合型超声波电机进了结构设计,试制作了样机,进行了实验。在实验中发现,采用增加纵振陶瓷晶堆的厚度这种频率简并方法可使纵、扭谐振频率更为接近,并能提高纵振幅度,这种频率简并方法是简单有效的。

径向-扭转振动复合型超声波电机的理论与实验研究

纵扭复合型超声波电机比其他超声波电机更具低速大力矩的特点,可以直接驱动负载,适合航空航天领域的应用。不过由于纵、扭振动在定子中的传播速度不一样,其纵、扭两相谐振频率的调谐一直是个难题。提出一种新型的中空结构的径向-扭转振动复合型超声波电机,采用一对纵振压电陶瓷和一对扭振压电陶瓷的组合方式,利用了径向一阶振动模态和扭振一阶振动模态,并通过电机定子的中空结构和尺寸的调整,使径向和扭转两相基频一致。首先从理论上分析了此方案的可行性,即提出了两相调谐的方法,并对以前的模型加以改进,然后根据理论分析制作了Φ60 mm的样机,经过试验,发现其性能满足设计要求,样机的最高转速为40 r/m in,堵转力矩为3.2 N.m。研制的超声波电机较其他电机具有轴向尺寸小和重量轻等特点,可以减小质量40%。

纵-扭复合型超声波电机频率简并研究

通过增加纵振压电陶瓷晶堆的厚度来提高纵振动的幅度,可以使纵、扭谐振频率更为接近。试制了两种不同纵振陶瓷晶堆厚度的样机,通过实验分析,纵扭复合型超声波电机纵、扭频率的简并,此种设计方法是简单并且有效的。

复合型超声波电机在数控机床中的应用研究

复合型超声波电机是一种新型摩擦驱动器,具有低转速大转矩、可用于直接驱动、断电时具有高自锁力矩、高转角分辨率、小型轻量、响应速度快、运行平稳等特点。基于这些特点探索了复合型超声波电机在数控机床的转角坐标中的应用,为解决超声波电机在精密定位控制中的强非线性影响,提出了一种新型的脉冲法精密定位方法,介绍了定位方法的原理及其相应系统的设计、总体结构和实现过程,并对控制参数的选择进行了探讨和实验研究。实验结果表明,采用该方法对任意转角的重复定位精度在0.01°之内,表明了这一方法的有效性和高精度。

复合型超声波电机纵振动系统的设计及其特性

从纵振动压电振子预应力的控制及其安装位置的选择对纵扭复合型USM纵振动系统性能的影响进行了探讨 。

行波型与复合型超声波电机的比较

介绍了行波型和复合型超声波旋转电机的结构和运行原理，从其产生旋转运动的机理出发，分析了各自所利用的模态及驱动接触面的情况，设计思路和控制方法上的异同。

大力矩复合型超声波电机的数学模型与特性的仿真计算

首先简要介绍了纵-扭复合型超声波电机的结构和工作原理，在此基础上，对复合型超声波电机的数学模型进行了研究。根据所获得的数学模型对复合型超声波电机的工作特性进行了仿真计算，获得了许多有价值的结论。

纵扭复合型压电超声电机的研究

概述了纵扭复合型超声电机研制过程中的几个关键技术问题。内容包括电机的工作原理 ,指出了压电陶瓷片的安放位置 ,确定了一种电机的结构形式 ,该结构形式能调节所需两共振频率趋于一致。用优化方法对该结构形式的定子进行动力学设计 ,提高了设计效率 ;驱动控制电路 ;电机加工中应注意的问题。最后装配了一台直径 45 m m的电机 ,实验表明电机具有一定的转速和扭矩。

纵-扭复合型压电超声电机的优化设计

研究了纵 -扭复合型压电超声电机的几个关键问题 ,包括电机的工作原理 ,压电陶瓷的极化方式及其安放位置 ,电机定子的结构形式的选择及定子的结构动力学设计问题 ,最后设计并装配了一台直径 2 0 mm的电机 ,堵转扭矩达 2 .5kg· cm,无负载转速 35r/min,并指出装配中应注意的问题。实验表明 ,要求的频率和振型达到了设计要求。

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。