旋转型行波超声电机接触界面的空间域分析 被引量：22

1

作者 周盛强 赵淳生 黄卫清 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期63-68,共6页

由行波的时空对应关系,可以在空间域分析旋转型行波超声电机稳定工作的某一时刻定、转子的接触状态。将此接触状态的求解转化为静态分析问题,采用ANSYS的三维点点接触单元建立有限元模型。给出该模型的约束和载荷的施加方式,以及预压力... 由行波的时空对应关系,可以在空间域分析旋转型行波超声电机稳定工作的某一时刻定、转子的接触状态。将此接触状态的求解转化为静态分析问题,采用ANSYS的三维点点接触单元建立有限元模型。给出该模型的约束和载荷的施加方式,以及预压力与间距之间的关系。由该模型可以得到各向接触力和定、转子的速度分布,还可以得到接触界面的动力输出特性。进一步计算接触界面对定子的模态力,分析其对定子的影响。空间域模型可以将预压力作为已知条件施加,这便于分析预压力对旋转型行波超声电机的影响。与实验对比表明,该模型在驱动频率和定子振幅一定的条件下得出的计算值与实验值在一定预压力附近较为接近。 展开更多

关键词 旋转型行波超声电机 模态 接触界面 输出特性

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旋转型行波超声电机理论模型的仿真研究 被引量：15

2

作者 陈超 曾劲松 赵淳生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期129-133,共5页

建立了旋转型行波超声电机定、转子间的摩擦驱动模型,不仅考虑了接触界面上的纵向分布力,而且分析接触力沿周向和径向上的分量,在此基础上结合定子和转子的动力学模型得到了整个电机的机电耦合模型。文章分析了预压力影响电机驱动频率... 建立了旋转型行波超声电机定、转子间的摩擦驱动模型,不仅考虑了接触界面上的纵向分布力,而且分析接触力沿周向和径向上的分量,在此基础上结合定子和转子的动力学模型得到了整个电机的机电耦合模型。文章分析了预压力影响电机驱动频率的本质原因,说明该频率不能直接通过分析自由定子得到,最后通过数值计算分析了接触界面力对电机工作频率的影响,取得了与实验一致的结果。 展开更多

关键词 旋转型行波超声电机 模态 机电耦合 接触

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旋转型行波超声电机中三维接触机理的研究 被引量：31

3

作者 陈超 赵淳生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第21期149-155,共7页

通过分析旋转型行波超声电机接触界面上的相对运动趋势和动力传递机理,指出定、转子存在径向滑动的现象,由此建立了考虑径向滑动的三维接触模型,并提出描述径向滑动趋势大小的指标——摩擦角,在此基础上结合定子与转子的动力学描述得到... 通过分析旋转型行波超声电机接触界面上的相对运动趋势和动力传递机理,指出定、转子存在径向滑动的现象,由此建立了考虑径向滑动的三维接触模型,并提出描述径向滑动趋势大小的指标——摩擦角,在此基础上结合定子与转子的动力学描述得到了整个电机的数学模型。文章通过仿真得到了界面上切向接触作用力的分布规律和滑动摩擦导致的能量损失情况,分析了径向滑移对电机输出特性的影响,结果与实验吻合。而以往文献的接触模型由于忽略了界面上的径向滑动造成的损耗,其性能仿真与实验结果有较大偏差,由此证明了径向滑移对电机机械性能的影响是不容忽视的。 展开更多

关键词 旋转型行波超声电机 接触模型 径向滑动 摩擦角 机械性能

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旋转型行波超声电机的等效电路模型 被引量：9

4

作者 颜佳佳 阮新波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第15期80-87,共8页

在推导旋转型行波超声电机定转子运动拉格朗日方程和压电陶瓷电流方程的基础上,建立了超声电机的等效电路模型。并通过测量单相定子导纳、由摩擦层和转子材料特性参数估算模型中相关元件的值和解析计算电机输出功率及摩擦损耗的方法,对... 在推导旋转型行波超声电机定转子运动拉格朗日方程和压电陶瓷电流方程的基础上,建立了超声电机的等效电路模型。并通过测量单相定子导纳、由摩擦层和转子材料特性参数估算模型中相关元件的值和解析计算电机输出功率及摩擦损耗的方法,对模型进行简化,并获取其中各参数。将电机不同负载转矩及驱动频率的工作条件考虑在内,以电机的等效电路模型作为驱动器的电气负载来设计驱动器参数。给出了理论计算同实测的结果,验证了等效电路模型的正确性和有效性。 展开更多

关键词 旋转型行波超声电机 等效电路模型 驱动电路设计

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行波型旋转超声电机双路行波的运行机理 被引量：6

5

作者 尹育聪 周盛强 +2 位作者 陈超 赵淳生 金家楣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第33期101-108,共8页

由于行波型旋转超声电机(traveling wave rotary ultrasonic motor,TRUM)存在着诸多非线性因素,双定转子TRUM中的双路行波输出性能还有待提高。基于单定转子TRUM理论,研究了双路行波运行的轴向组合振动特性和周向合成输出特性,分析了单... 由于行波型旋转超声电机(traveling wave rotary ultrasonic motor,TRUM)存在着诸多非线性因素,双定转子TRUM中的双路行波输出性能还有待提高。基于单定转子TRUM理论,研究了双路行波运行的轴向组合振动特性和周向合成输出特性,分析了单转轴–双转子结构体的轴向振动模型,由于该结构体阻尼减振的不足,提出一种隔振设计解决方案。建立了双路行波周向合成的输出模型,并探讨了两路行波不一致时的输出特点。实验结果表明,与单定转子TRUM相比,基于隔振结构的新型双定转子TRUM的输出转矩提高了80%,功率密度提高了43.1%,且双路行波输出转矩的合成效率达到90%。该研究为扩展TRUM的应用范围提供了参考。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 双路行波 运行机理 振动 分析 输出特性

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行波型旋转超声电机温度场分析方法 被引量：13

6

作者 芦小龙 张建辉 赵淳生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第18期33-39,共7页

针对行波型旋转超声电机发热严重的问题,建立三维瞬态温度场的模型。综合考虑超声电机产生损耗的原因,对各部位的损耗进行理论推导和数值计算。利用Ansys软件对理论模型进行仿真,分析了超声电机关键部位的温度分布情况。建立了一套温度... 针对行波型旋转超声电机发热严重的问题,建立三维瞬态温度场的模型。综合考虑超声电机产生损耗的原因,对各部位的损耗进行理论推导和数值计算。利用Ansys软件对理论模型进行仿真,分析了超声电机关键部位的温度分布情况。建立了一套温度测试系统,对理论模型和仿真结果进行试验验证。结果表明,理论分析和试验结果基本吻合,为进一步研究超声电机的热源优化问题提供了分析和试验方法。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 三维瞬态温度场 有限元 热损耗

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行波型旋转超声电机两种组合方式的实验研究 被引量：8

7

作者 尹育聪 姚志远 赵淳生 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期84-87,共4页

为了进一步提高超声电机的输出性能,设计并实现了两种组合结构的行波型旋转超声电机(TRUSM)———双定子单转子结构和双定转子结构,并依据结构特征,定性分析了定转子接触状态对两种组合方式输出性能的影响。参照单定转子TRUSM,用对比实... 为了进一步提高超声电机的输出性能,设计并实现了两种组合结构的行波型旋转超声电机(TRUSM)———双定子单转子结构和双定转子结构,并依据结构特征,定性分析了定转子接触状态对两种组合方式输出性能的影响。参照单定转子TRUSM,用对比实验检验了两种组合结构TRUSM的特点。实验结果表明,组合结构是大幅度提高TRUSM输出性能的一种有效方法,而且组合结构中的定转子接触状态对输出性能意义重大。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 组合结构 大转矩 高能量密度

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UHMW-PE复合材料用于行波型旋转超声电机 被引量：1

8

作者 陈正年 尹育聪 +1 位作者 丁庆军 赵淳生 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期652-654,669,共3页

为提高行波型旋转超声电机(TRUM)的摩擦界面性能,制备了一种交联超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料。采用UHMW-PE树脂添加甲基丙烯酸烯丙酯(MAAAE)交联敏化剂、碳纤维和碳纳米管等增强剂以及MoS2和石墨等材料熔融共混后,在室温和N2气... 为提高行波型旋转超声电机(TRUM)的摩擦界面性能,制备了一种交联超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合材料。采用UHMW-PE树脂添加甲基丙烯酸烯丙酯(MAAAE)交联敏化剂、碳纤维和碳纳米管等增强剂以及MoS2和石墨等材料熔融共混后,在室温和N2气氛条件下用Co60γ辐射源辐照得到交联UHMW-PE复合材料。凝胶含量测试发现,随着辐照剂量和MAAAE量的增加,凝胶含量迅速增加。将该条件下制备的交联复合材料粘贴到TRUM-60行波超声电机转子上,整机试验结果表明,堵转扭矩达到1.4 N.m,空载转速225 r/min,换能效率25%以上。根据100 h的材料磨损量预测,寿命可达到8 000 h以上。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 摩擦材料 UHMW-PE复合材料 交联

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微小旋转型超声电机瞬态特性测试及机械特性估计方法 被引量：7

9

作者 陈如娟 陈超 宋小刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1284-1288,共5页

提出了一种直径10mm的微小旋转型行波超声电机的结构设计方案,并加工制造了样机。针对该电机具有毫秒级的响应特性和较小输出力矩的特点,提出通过分析瞬态过程的动力学特性来估计电机负载能力的方法。利用光电编码器、NI采集卡及虚拟仪... 提出了一种直径10mm的微小旋转型行波超声电机的结构设计方案,并加工制造了样机。针对该电机具有毫秒级的响应特性和较小输出力矩的特点,提出通过分析瞬态过程的动力学特性来估计电机负载能力的方法。利用光电编码器、NI采集卡及虚拟仪器软件组成的信号采集系统,对该微型超声电机进行了瞬态特性实验,获得了电机转速、启动及关断时间。对电机瞬态特性的实验数据进行了分析,并计算得到了电机的力矩特性。最后,通过与采用测功机得到的电机机械特性数据进行对比,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 旋转型行波超声电机 瞬态特性 信号采集 负载

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一种用于高旋稳定弹药的超声电机调速系统 被引量：1

10

作者 陈海鹏 姚俊飞 贺红林 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期122-126,207,共6页

针对高旋转制导弹药平台的固定式鸭舵控制,提出了一种旋转型行波超声电机驱动进给机构的制动方式和舵机调速系统,搭建了舵机性能测试试验平台并获得了良好的速度控制性能。首先,采用库伦加黏性摩擦理论建立了超声电机驱动的制动盘和旋... 针对高旋转制导弹药平台的固定式鸭舵控制,提出了一种旋转型行波超声电机驱动进给机构的制动方式和舵机调速系统,搭建了舵机性能测试试验平台并获得了良好的速度控制性能。首先,采用库伦加黏性摩擦理论建立了超声电机驱动的制动盘和旋转盘之间的摩擦制动模型,综合考虑超声电机的机械负载特性,计算了制动盘对旋转盘产生的摩擦力矩,得到了旋转盘(外壁设计有舵翼)的转速输出方程;其次,结合试验与仿真分析,测定了结构的阻尼系数;最后,通过试验验证了基于超声电机作动制动模型的正确性,测量了舵机的速度控制曲线,引入速度波动率来衡量速度控制效果。试验表明,舵机速度调控响应时间小于150ms,速度波动率能够控制在10%以内。 展开更多

关键词 旋转型行波超声电机 舵机 摩擦制动模型 动力学方程

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共阶梯轴双定/转子超声电机的极端环境试验研究 被引量：1

11

作者 尹育聪 杨淋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第22期5877-5884,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 组合结构 真空 高低温 振动环境试验 机械特性

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超声电机在真空高低温环境下的驱动性能 被引量：3

12

作者 罗婕 樊俊峰 +2 位作者 司永顺 孙腾飞 尚爱华 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期376-380,共5页

为了对行波型旋转超声电机在同向负载下的驱动性能进行测试,并研究真空高低温环境对电机驱动性能产生的影响,设计并搭建了一套测试系统,从而实现了对超声电机转速和负载扭矩的测量,并对测试设备采取了控温措施,保证设备在高低温环境下... 为了对行波型旋转超声电机在同向负载下的驱动性能进行测试,并研究真空高低温环境对电机驱动性能产生的影响,设计并搭建了一套测试系统,从而实现了对超声电机转速和负载扭矩的测量,并对测试设备采取了控温措施,保证设备在高低温环境下的测试精度不会下降。试验结果表明,利用该系统可获得有效测试数据,得到超声电机在真空高低温环境下的驱动性能曲线,并将其与常温常压环境下的曲线进行比对,可以看到真空高低温环境对超声电机在同向负载下的驱动性能产生了一定影响。本研究成果为超声电机在航天领域的广泛应用奠定了可靠基础。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 真空高低温 同向负载 驱动性能

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定子齿结构TRUM离散化动力学分析方法

13

作者 孙鹤旭 荆锴 +1 位作者 董砚 李国庆 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期377-383,共7页

基于目前行波型旋转超声电机定转子非线性接触动力学理论研究的复杂性,提出一种简易求解的界面离散化动力学分析方法。首先,着眼于定子齿的离散分布特性,化定转子齿面接触为离散点接触,在定子齿与转子的不同接触状态下,通过引入等效刚... 基于目前行波型旋转超声电机定转子非线性接触动力学理论研究的复杂性,提出一种简易求解的界面离散化动力学分析方法。首先,着眼于定子齿的离散分布特性,化定转子齿面接触为离散点接触,在定子齿与转子的不同接触状态下,通过引入等效刚度的概念,对定子齿与转子间的轴向作用力进行求解,从而获得定转子的离散等效作用力,确立定转子的相对运动关系;然后,从离散接触点的三维运动特性出发,分析接触过程中的径向和周向摩擦力,从而研究输出机械特性和界面能耗;最后,通过仿真和实验,验证了该方法对接触界面动力学的准确描述。 展开更多

关键词 行波型旋转超声波电机 定子齿 接触界面 离散化 动力学

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TWUSM振动模态鲁棒滑模观测器研究

14

作者 荆锴 林夏萍 董砚 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第5期659-662,667,共5页

考虑到行波型旋转超声电机(TWUSM)控制精度与定子两相振动模态有关,但其不易测量。因此,该文提出了一种具有参数鲁棒性的滑模观测器以实现优化定子振动模态。首先,分析定子两相振动模态及合成行波对TWUSM高精度控制的影响;其次,利用电... 考虑到行波型旋转超声电机(TWUSM)控制精度与定子两相振动模态有关,但其不易测量。因此,该文提出了一种具有参数鲁棒性的滑模观测器以实现优化定子振动模态。首先,分析定子两相振动模态及合成行波对TWUSM高精度控制的影响;其次,利用电机可测的电流、电压信号建立振动模态滑模观测器,分析TWUSM参数时变特征,并证明观测器的稳定性与鲁棒性;最后,通过仿真与实验对所提出的振动模态滑模观测器进行验证。结果表明,滑模观测器能准确估计两相振动模态,且具有参数鲁棒性。此外,基于观测结果改善驱动电压,实现定子振动模态优化,从而降低输出转矩脉动,提高电机控制精度。 展开更多

关键词 行波型旋转超声电机 滑模观测器 振动模态 参数时变性 鲁棒性

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