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。     

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。     

压电超声马达的摩擦和噪声

对一种基于弯曲振动模式压电超声马达中的突出问题──摩擦、噪声及其对马达性能的影响进行了研究．考察了马达转子摩擦材料、转子与定子之间的压力、工作频率、电路匹配等因素对马达运转噪声、转速力矩输出和运转平稳性等的影响．实验结果揭示,马达运转噪声除了与摩擦材料有密切关系外,还与其它诸多因素有关．实验中还发现,改变定子与转子之间的压力,不仅马达噪声大小会发生变化,而且噪声的主频成分也会改变．     

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。     

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。     

超声马达中夹紧压电环的非轴对称振动

应用环形压电板振子的超声马达具有厚度小的优点,能满足很多工程上的要求。其工作原理和其他类型的超声马达一样,也是通过摩擦力把振子表面质点的椭圆运动变换为转子的运动。因此,为要开发出性能优良的超声马达,必须清楚了解作为超声马达定子的环形板的振动特征。过去对环形板或圆盘的分析均仅考虑自由振动的情形,本文则分析了在环的内缘或外缘夹紧的情况下,环形压电板的非轴对称振动。内容包括振动时的位移分布图样,自由边缘上质点的椭圆运动,表面上感应电荷的分布及机电耦合因数等。还进行了数字计算,并从应用于超声马达的角度出发,对几种不同的振动模式作了评估。     

Development of ultrasonic motors--recent trends inChina

基于最新参考文献与INTERNET网络查询,本文提出超声马达或压电驱动器在我国科技领域最新的研究成果及其未来走向。其中,能够引起研究人员兴趣的尖端性领域包括超声马达的微型化;具有多个自由度的压电驱动器;具有新颖结构的压电驱动器;超声马达的振动实验测试;高分辨率的压电驱动器;超声马达的使用寿命;超声马达的动力学模型等。     

超声波马达的发展──国内最新动态

基于最新参考文献与ＩＮＴＥＲＮＥＴ网络查询,本文提出超声马达或压电驱动器在我国科技领域最新的研究成果及其未来走向。其中,能够引起研究人员兴趣的尖端性领域包括;超声马达的微型化;具有多个自由度的压电驱动器;具有新颖结构的压电驱动器;超声马达的振动实验测试;高分辨率的压电驱动器;超声马达的使用寿命;超声马达的动力学模型等。     

超声马达振动片的理论与设计

本文从理论上分析了模式转换型超声马达振动片的振动理论，振动片顶端力的关系；推导出了振动片的弯曲振动对瞬态摩擦力的响应；讨论了振动片的频率漂移及其宽度和转子直径之间关系等问题，并给出了该振动片的具体设计方法。     

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。     

一种驻波型超声马达的研究

研制出一种以长条片关压电陶瓷振子作煊子的驻波型超声马达，该马达具有整体结构简单，易于制作与调整、驱动电路合理、运行稳定的特点；由实验研究，测出了其主要性能参数，利用该马达已开发出特性优异的超声步进马达及时钟模型，小型走纸机。     

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．     

发展中的超声马达

本文简介超声马达的原理、分类和发展状况,并简要地概述几种典型超声马达的结构特点和应用。由驻波马达、行波马达发展到目前利用复合振子的混合型马达,显示出对超声马达的研究正不断深入,并潜在着广阔的应用前景。     

用弹性模型分析分子马达向前向后运动的概率

通过考虑分子马达kinesin的两个头处于不同的力学化学状态时具有不同的劲度系数,建立了弹性模型并根据玻尔兹曼定律分析了分子马达向前向后的行走概率,得到向前向后运动概率之比与外力的依赖关系,与Carter和Cross的实验结果相吻合.并且还用建立的弹性模型分析了实验上观察到的分子马达单向运动的因为以及在有外力时分子马达...     

单轴晶体微粒光致旋转理论模型

为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素(晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率等),推导出正晶体和负晶体微粒旋转角速度的一般公式.并就各种影响因素分别对正、负晶体中具有代表性的CaCO3和SiO2晶体微粒进行了模拟分析,所得到的晶体微粒旋转频率与激光功率成正比,与现有文献的实验结果一致,证明了该理论模型的合理性.依据理论分析结果,选用半径和厚度均为1~3μm的CaCO3晶体微粒作为机械转子,对单轴晶体微粒光致旋转应用于微机械转子进行优化设计,提高了微机械转子的旋转频率.研究结果为晶体转子的选材和光驱动微机械马达的设计提供了更加精确合理的理论支持.     

基于电接触法的行波超声电机接触特性研究

电接触法是测试超声电机定转子接触状态的有效方法,但目前该方法主要用来研究电机堵转时的定转子接触状态,没有进行电机旋转时的接触状态的测试。针对该问题,对电接触法进行改进,使之可以测试电机旋转时的接触状态。基于改进后的电接触法分别对超声电机堵转和空载情况下定转子相对接触长度进行测试。结果表明,空载时定转子相对接触长度要小的多,与堵转时的最大差值约为36%。说明负载对超声电机接触状态有不可忽视的影响。最后,基于黏弹性接触模型对电机空载时定转子接触状态进行仿真计算,结果与实验值有很好的一致性,表明改进后的电接触法可有效的测试电机动态接触状态。     

基于电接触法的行波超声电机接触特性研究

电接触法是测试超声电机定转子接触状态的有效方法,但目前该方法主要用来研究电机堵转时的定转子接触状态,没有进行电机旋转时的接触状态的测试。针对该问题,对电接触法进行改进,使之可以测试电机旋转时的接触状态。基于改进后的电接触法分别对超声电机堵转和空载情况下定转子相对接触长度进行测试。结果表明,空载时定转子相对接触长度要小的多,与堵转时的最大差值约为36%。说明负载对超声电机接触状态有不可忽视的影响。最后,基于黏弹性接触模型对电机空载时定转子接触状态进行仿真计算,结果与实验值有很好的一致性,表明改进后的电接触法可有效的测试电机动态接触状态。      

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°）。     

转子变形对超声电机自校正功能的影响

自校正超声电机不用编码器可自动消除位移或角位移的累加误差,具有体积小,结构简单的优点。本文首次研究了转子变形对超声电机自校正功能的影响,用有限元方法对边缘切缝转子变形产生的恢复力矩进行了计算,解释了自校正超声电机中发生的新现象。并用两个原型电机对转子的恢复力矩进行了测试,实验结果与有限元计算一致。     

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．