行波超声马达定子和转子接触状态实验研究

提出了一种直接测量行波超声马达定子和转子接触状态的方法—电接触法。利用这种方法研究了接触预压力和定子激励电压(定子振幅)对定子和转子接触状态的影响。借助于自制的超声马达摩擦特性模拟实验装置,测量了超声马达堵转力矩和空载转速随接触预压力和定子激励电压的变化。提出用相对接触长度描述定子和转子的接触特性,建市了超声马达特性与定子和转子相对接触长度的联系。此外,还利用现有的行波超声马达定子和转子接触理论模型,计算了给定工作条件下接触区长度,并与实验结果进行了比较。研究结果可为行波超声马达的设计提供理论指导。     

弯曲旋转超声电机接触界面锥形角的分析与实验

要提高弯曲旋转超声电机电能转换为机械能的效率,就必须尽量减小其定子与转子之间的相对滑移。并且要使马达定转子之间的摩擦接触界面与接触点的振动轨迹相垂直。先论证了一种数学方法去推算这种弯曲旋转超声电机接触界面的锥角计算公式。然后以压电管超声电机为例,研制了一些外径5mm、内径4mm、长15mm但接触界面锥角不同的样机,通过实验证明马达定转子之间的摩擦接触界面与接触点的振动轨迹相垂直时马达转动效果最好。计算结果与实验结果非常吻合,证明了锥角计算公式的正确性。     

纵向振动超声马达的力学模型

提出并建立了一个纵向振动超声马达的力学模型。阐述了超声马达的工作机理,对定子和转子在间断接触时的粘连和滑动做了理论分析,给出了马达的驱动力随时间连续变化的解析表达式。对超声马达的速度、输入输出能量和效率等进行了分析,特别讨论了驱动频率、初始压力、转子的转动惯量和外加力矩对马达特性的影响。数值结果表明,按照本文模型得到的结论与模拟结果和实验结果相吻合。这些结论与结果为超声马达的构造、设计和控制等提供了可资参考的理论依据。     

基于电晕放电原理研究电机的转动性能

基于转子与定子之间受力分析研究不同参量对电机转动性能的影响.分析定子加上高压电后其尖端附近的电荷和电场的变化;根据极间电场的分布,分析电荷在定子和转子之间的运动规律;当电荷漂移运动进行到一定时间后,定子和转子之间产生扭矩驱动转子的转动;再基于库仑定律对转子和定子之间的受力进行计算,并就电离子风对转子转动产生的影响进行理论分析.通过改变转子和定子之间的几何参数以及转子表面的导体材料,分别研究了其对转子转速的快慢和转动的稳定性的影响.     

由瞬态响应的测量来估算超声马达的负载特性

为测量超声马达的一些特性,如最大力矩、负载特性(即力矩-速度特性)、转子和定子接触面上的摩擦系数等,本文提出一种由瞬态响应来估算的方法,由接通电源时马达转速阶跃响应的上开曲线可算出其负载特性,而由切断电源时的下降曲线得出接触面的摩擦系数。本方法测量时间快,故不受因温升导致的共振频率漂移等一些问题的困扰。对一混合换能器型旋转马达得到的负载特性与用拉重法所得结果符合很好。对一行波直线马达则考察了摩擦材料的杨氏模量和摩擦系数等参数对马达性能的影响。     

声表面波驱动的非接触式转动马达

在研究摩擦力驱动的接触式转动马达的基础上,本文研制了一种由声表面波驱动的非接触式转动马达.这种马达的定子选用128°YX-LiNbO3晶体,在晶体表面光刻两对叉指换能器,由叉指换能器在定子表面激发两列平行而反向传播的声表面波.定子表面铺一层流体,转子就浮在流体表面.当定子表面有两列平行而反向的声表面波传播时,流体层中就会产生平行而反向的声流,这种黏性流体的声流运动就会驱动转子运动.实验上测定了马达的角速度随驱动电压,流体层厚度以及流体运动黏性系数变化的结果.同时,我们也发现,在相同工作频率下,非接触式转动马达的阈值电压远小于接触式.     

环形行波式超声马达解析模型的仿真与实验研究

在假定超声马达的定子为圆板,定子与转子的接触符合刚体与分布弹簧模型的条件下,通过理论分析,建立超声马达输出特性的解析模型,并完成其仿真和实验研究。仿真和实验结果基本吻合,证明了该模型的有效性。     

一种新型的圆筒非接触超声马达

提出了一种新型的圆筒非接触超声马达．该马达主要工作在驻波状态下,且仅需单路信号激励。文中给出了马达定子的振动解析,并依此设计定子。当马达稳定转动时,采用激光测振仪测得了马达定子的振动模态。实验表明,单路信号激励下同样可以实现非接触驱动。此外还采用高速摄像机拍摄了马达的起动特性。     

亚音速轴流风扇后掠叶片定子与湍流互作用宽频辐射噪声预报

针对亚音速轴流风扇后掠叶片定子的宽频辐射噪声问题,介绍并推导了叶栅宽频辐射声功率计算公式,通过该公式计算后掠叶片定子的宽频辐射声功率级,并从湍流入流和叶栅响应的角度揭示后掠角对定子辐射噪声的影响机理。在此基础上,考虑到实际风扇定子工作在转子尾流中的情况,采用Gauss尾流模型模拟转子尾流,建立转子尾流湍流波数谱模型,推导得到定子叶片与转子尾流互作用的宽频辐射声功率计算公式。通过与NASA风扇试验模型对比得到,考虑转子尾流的定子叶栅宽频辐射声功率计算公式能够较好的预报后掠定子宽频辐射声功率。最后,针对试验风扇模型,分析叶片安装角、叶片弦长对后掠叶片定子辐射噪声的影响。      

超声马达定子齿运动模型的建立

超声波马达作为一种新型的小马力电机已引起科研人员的极大关注．本文中,作者利用解析法建立了行波型超声波马达定于齿的运动学模型,这对进一步研究转子与定子间的接触模型是至关重要的．同时,我们采用有限元法研究了马达在各阶振动模式下接触点位移、马达共振频率与齿高的变化规律,发现齿高在从３ｍｍ到９ｍｍ的区间变化时,对接触点圆周方向的位移影响较大,特别是在高阶（９,０）振动模式下,而径向位移在齿高６ｍｍ左右时基本趋于饱和。我们依据齿的运动数学模型研制出一种新型的三维接触式超声波马达．     

驱动马达与轨道之间纳米摩擦的随机动力学研究

研究了驱动马达与轨道之间纳米摩擦的微观机制.通过基于克拉默斯(Kramers)理论的"键断裂"模型,得到了驱动马达与轨道之间纳米摩擦与马达行走速度之间关系.研究表明我们的理论结果与实验吻合.     

纳米晶粒在高压下的相变

文章报道了纳米晶粒的晶粒尺寸对压力诱导相变的影响的最新研究进展．采用热力学理论揭示了纳米晶体材料的相变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化率、表面能差和内能差．通过估算这3个因素的具体大小，可解释文献中报道的实验结果，并且可以确定同种大块材料和纳米晶体材料之间的相变压力发生差异的控制因素．在纳米晶体材料中，晶粒尺寸对结构稳定性和相变压力的影响与体系本身有关．     

基于三磷酸腺苷调节的分子马达单向能量跃迁模型

分子马达的梯跳运动和在过阻尼溶液中动力学原理尚未揭示清楚, 从分子马达输运特点和实验现象出发, 构建满足朗之万方程的单向能量跃迁模型, 并通过Monte Carlo方法分析了分子马达的随机动力学行为. 结果表明, 在合适的跃迁能量作用下, 分子马达可以利用噪声进行稳定的梯跳运动和有效的输运, 但负载力会减弱分子马达系统的输运能力; 轨道周期势虽影响分子马达速度的大小但不会改变其运动方向, 分子马达运动方向由跃迁能量决定; 另外, 虽然在不同的噪声强度时平均速度不为零, 但是分子马达系统的高效输运对噪声有一定选择性. 关键词： 分子马达 能量跃迁 朗之万方程 噪声强度     

板状行波马达简化电学模型的建立

提出一种利用具有等同振动特性的１／２波长马达定子来建立圆板型行波超声马达电学模型的方法，该方法结合马达定子复合板振动模式的特点，直接利用哈密顿原理对行波型马达定子的等效电路进行精确求解。模型反映了行波马达形成机理，同时计入了马达高阶非轴对称振动模式、齿的结构尺寸、压电陶瓷各向异性等要素。利用该方法可求解行波型马达在各阶常用振动模式下的静态电容、动态电容、动态电感、动态电阻、等效输入阻抗等电学参数，与实验测试达到了很好的一致性。     

布朗马达的定向输运模型

将系统利用非平衡涨落能量做功，看作是布朗马达受到内外噪声作用的结果，并建立相应的含阻尼、双噪声的扩散模型．通过解析计算和数值模拟，在一维惯性锯齿势中，阐明了乘性噪声驱动布朗马达定向运动的机理，分析了黏滞阻力对定态流的影响．作为应用，解释了单个马达蛋白梯跳运动的实验现象． 关键词：     

超声振动对摩擦力的影响

超声振动的应用十分广泛,关于超声振动对摩擦力的影响这个问题,已引起国内外许多学者的注意。本文对其进行了实验和理论研究。在超声振动条件下,以理论计算为基础,通过摩擦实验,得到了几种材料的超声振动摩擦特性,并且对摩擦力在共振时减小的原因进行了初步的理论分析。此外,由实验证明,碳化钨与４５＃钢组成的摩擦副是用于超声马达的理想材料。     

圆板型压电行波马达及振动解析

依据克希霍夫薄板四点假设建立求解圆板状行波马达定子特征频率参数及其主振型的线性方程组,采用Ｍａｔｌａｂ５．２工程分析与数值计算软件,利用行列式搜索算法精确求解了定子复合板内、外径比分别为０．１、０．３、０．３５、０．６,对应不同振动模式时的特征频率因子及其主振型,并进一步利用牛顿插值法详细解析了马达定子在各阶振动模式下横向幅值的分布以及板面能量的分布情况,为马达定子的优化设计提供了理论依据,并根据数值分析结果总结出超声马达振动模式的选用原则．     

高分辨特性压电行波旋转马达研究

本文对一种压电行波型旋转超声马达进行了理论与实验研究。采用有限元方法对行波马达驱动定子的各阶振动模式、谐振频率进行了分析；研制的行波马达具有以下特点：低转速（0－50r．p．m）、较大力矩输出（0~1．9kgf．cm）、自锁功能、高的角分辨率和定位精度（±0.15°）。     

铝与钢摩擦时声发射参数与正压强之间的关系

材料不同,声发射信号的特点不同。为了提高声发射技术在监测摩擦过程中的应用水平,研究不同材料的声发射信号的特点是必要的。本文研究了铝与45钢摩擦时产生的声发射信号的特点,实验研究结果表明:在铝与45钢的摩擦过程中,相对运动速度对于正压力与声发射信号之间的关系有较大的影响;低速下,正压力与声发射信号之间无规律可言;高速下,随着正压力的增加,声发射信号各参数是增加的。     

轴流压气机势流和尾迹相互干涉叠加效应分析

尾迹与势流的相互作用对压气机叶片表面的压力波动强度和出口的轴向速度分布及波动会产生很大影响。针对两级跨声速轴流压气机,采用数值方法研究两排转子叶片周向相对位置不同情况下,叶片表面压力波动抵消区域位置发生的变化。研究结果表明:转子叶片周向位置的变化会对静子叶片尾迹形态产生影响,会导致叶片表面压力波动抵消区域发生变化。伴随转子叶片周向相对位置的变化,存在上游转子叶片尾迹减缓下游静子叶片尾迹衰减的现象,从而改变了叶片排之间的相互干涉强度,并使叶片表面压力波动强度发生变化。