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。      

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。     

轮毂电机再生制动LabView测试平台设计

轮毂电机电制动试验是再生制动控制策略研究的前期基础。该研究独立设计了轮毂电机再生制动实验台架,以NI的虚拟仪器系统为平台,基于LabView开发了测控系统软件环境。本文介绍了该试验台的物理组成结构、台架信号采集硬件和测控系统工作原理。试验台可测试轮毂电机的扭矩、转速等信号,可进行电机性能测试及再生制动等实验。通过该试验台的实验测试,进行了空载滑行与电制动实验,实验表明,该台架设计合理,测控系统控制方式可行,可为今后研究再生制动控制策略及电机性能测试提供重要参考依据。     

高温超导感应电机的电磁性能分析

总结了高温超导电机的研究背景及国内外研究现状。分别对不同类型的高温超导电机的特性进行了简要分析,考虑到转子型超导电机的不足之处,研究设计了一种定子型的高温超导感应电机,并利用ANSOFT软件对该高温超导电机进行仿真。仿真包括空载工况和负载工况,通过对仿真结果的分析得到了电机内部磁场的分布规律及电机性能参数。电机空载气隙磁场最大幅值为0.7 T,满足性能要求。空载时启动性能良好,稳态时转矩脉动小,定子电流在超导线圈的临界电流以下,能够保证超导电机稳定运行。负载时最大转矩倍数为3.76,过载能力良好。     

压电管式弯曲旋转超声电机激励模式研究

为了提高压电管式弯曲旋转超声电机输出特性,推导出定子一、二阶弯曲振动下力系数的计算公式。结果表明,利用定子二阶弯曲振动可获得更大的定子端面输出力。提出了一种将定子分为8个激振区的交叉组合激励模式,可实现定子的二阶弯曲振动激励。基于这种新的激励模式,研制了一台压电管式弯曲旋转超声电机的样机,该样机的定子外径10 mm、内径8 mm、长35 mm。在预压力1.0 N,激励电压峰峰值210 V,工作频率41.3 kHz时,实现了定子的二阶弯曲振动,样机的堵转转矩达到2.45 N·mm,空载转速为206 r/min。与将定子分为4个激振区的同尺寸的超声电机相比,堵转转矩和空载转速分别提高了17%和23%。      

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。     

电机转子内部通风冷却系统的流动分析与结构改进

本文根据某电机通风冷却系统的总体流动性能分析结果,采用数值模拟方法分析了该电机转子冷却系统中形状最为复杂、流动损失最大的旋转槽道内部三维流场.采用区域分块与边界拼接方法建立网格系统,数值计算结果表明,该旋转槽道内结构存在改进空间.为减少流动的局部阻力损失,对原模型流道结构进行改进,并建立了新的三维模型.新模型数值模拟结果表明,改进后的结构可以在保证换热效果基本保持不变的情况下,大大降低槽道内部流动损失.     

电动向心力公式验证演示仪的改进

对向心力公式验证演示仪进行了改进,改进后的演示仪参照教材上验证向心力的实验方法,改用电机驱动使一质量已知的金属小球在细线带动下沿一水平面作匀速圆周运动,实验时通过更换不同材质的小球改变质量,通过调节细绳的长度或电机转速改变小球旋转半径,通过调节电机工作电压改变小球旋转角速度,利用控制变量法测出F与m、ω、R的对应关系,最后通过实验数据分析推导得出向心力公式F=mω~2R。改进后的实验装置操作方便,测量精度高,值得推广。     

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。