振子齿对驻波型直线超声电机振动模态的影响

本文对一类直线型驻波超声电机振子的振动模态进行了系统的分析,讨论了定子齿的位置、几何尺寸对直线型超声电机的固有频率、振型的影响,为该类驻波型直线超声电机的设计提供了理论依据。     

双振子型直线超声电机

为提供驱动精密直线进给系统所需要的低速大力矩超声电机,提出了一种双振子型直线超声电机,该电机由2个对称的利用弯曲模态作为工作模态的摇头型振子组成,每个振子包含一个压电堆--它由4片夹心PZT-4压电陶瓷片组成.研究确定了柔性支架安装位置.然后,通过仿真计算选取该电机工作模态为三阶弯曲振动B3模态.经过模拟电机工作环境并对电机进行工作测试,可得出该电机在小预压力情况下,电压峰峰值Up-p为311 V时测得最大空载速度v0为704 mm/s;预压力F0为12.69 N、 Up-p为226 V时,堵转力F为2.1 N.测试结果表明该电机基本满足驱动精密直线进给系统的要求.     

复合压电振子的ANSYS模态分析

在ANSYS的软件平台上,利用有限元分析方法对复合压电圆片振子进行建模仿真实验,得到在不同边界条件下复合压电振子弯曲振动一阶模态及振幅分布图,仿真振动频率与理论计算值非常接近.相对传统振动模式分析方法,此方法更为简单、直观.     

超声直线电机工作过程仿真

在建立超声直线电机三维参数化模型的基础上,应用压电耦合理论、有限元理论和技术,开发了超声直线电机的虚拟样机系统;在模态分析的基础上,确定了该型电机的关键结构参数;对超声直线电机的工作过程进行了瞬态分析.瞬态分析结果表明,单脉冲驱动进给量可以达到纳米级;其z相位移与时间不是严格的线性关系.根据仿真研究结果,加工制造出了超声直线电机.初步试验结果表明,超声直线电机工作性能与仿真分析结果基本一致.     

纵扭型超声电机的实验研究

为提高纵扭型超声电机工作的稳定性,利用超声电机驱动实验平台和一台直径45mm的纵扭型超声电机,研究了预压力和驱动信号的变化对电机性能的影响。结果显示,预压力、两相驱动信号的幅值、频率和相位差等因素的变化会引起电机定子纵、扭振动相位差的变化,进一步引起电机转速和转矩的变化,使得电机不能稳定工作。通过对这些现象进行分析,认为将纵、扭共振频率调整得尽量一致,并采用调相调速有利于电机稳定工作。     

具有模态解耦构型的纵弯直线超声电机

为减小纵弯直线超声电机的模态间耦合效应,提高电机的控制性能和效率,研制了一种新构型的模态解耦型超声电机.该电机采用兰杰文换能器结构,压电陶瓷布置模式为:纵振压电陶瓷置于电机中部,弯振压电陶瓷置于电机纵弯振型的波腹处.利用有限元模态分析方法,通过调整结构参数对电机纵弯固有频率进行调谐使其趋于一致.对样机的阻抗特性分析和多普勒激光测振结果显示:纵弯模态间耦合程度明显降低,其典型机械输出特性中最大速度为920mm/s,最大推力为45N,指标优于在基本尺寸和激励条件相近前提下的非解耦构型的480mm/s和25N.     

柱面行波超声电机机构及理论研究

本文提出了柱面驱动行波超声电机,利用压电陶瓷的逆压电效应激励出圆柱壳体沿圆周方向的非轴对称振动模式,壳体沿轴向振动是同步的,避免了定子上各驱动质点与转子间接触的不均匀性。给出了该电机定子上压电陶瓷的极化、分布及驱动方式,设计了电机的固定及施加预紧方式。采用有限元分析软件ANSYS9.0对压电陶瓷和壳体构成的定子结构进行了模态及瞬态分析,确定电机定子各尺寸参数。测试电机机械输出特性指标为：最大空载转速：64r/min,最大转矩：1.8N.m。     

高温超导直线感应电机的电磁优化设计

主要给出了高温超导直线感应电机的设计和电磁分析方法.根据常规直线感应电机设计公式,结合遗传算法和约束条件得到了当前条件下最优化的电机参数.由于高温超导直线感应电机的特殊性,很难用公式法直接得到准确的电机优化参数,因此用有限元电磁分析软件Ansoft对得到的电机模型进行了性能分析,并根据分析结果修改电机参数,直到电机性能满足设计要求为止.     

Hα与白光望远镜的结构模态分析和改进设计

运用有限元分析软件MSC.PATRAN/NASTRAN建立了Hα与白光望远镜的有限元模型,采用特征向量法求得前四阶固有频率和振型.用自由悬挂和单点激振多点拾振的模态试验方法,获得了该结构的模态参数.试验结果与计算结果对比表明,两者模态参数的最大误差为6.4%,振型相似.以提高基频、减轻质量为目标,对望远镜结构进行了优化计算,根据优化结果对结构进行了改进设计.     

立式电机定子结构模态的有限元分析

振动模态分析是立式电机优化设计的重要步骤.以YKSL1700电机为例,给出了电机振动模态分析的数学模型,利用NASTRAN有限元软件对模态模型进行了详细的计算和分析,结果表明,现有电机定子结构模态符合要求,并进一步分析出了电机的主要破坏形式和危险位置以及地基联接对电机振动的影响,为同类产品的开发和改进提供了参考.     

永磁式直线同步电机的特性分析

介绍了一种永磁直线同步振动电机的工作原理，并采用解析和数值两种方法对这种电机方波电压激励时运动特性进行了分析，得出一些有关这类电机运动特性的结论，并通过实验加以验证，分析方法和分析结果可为这种电机的设计，控制和应用提供参考。     

直线异步电动机模糊优化设计

将模糊数学理论模糊综合评判的方法,应用于直线异步电动机优化设计中:结果说明,优化效果很好,此方法在电机优化设计方面具有很高的推广价值.     

永磁直线同步电动机的稳态分析

通过对一种平板单边永磁直线同步电动机样机的电磁场分析 ,得到了较简便的关于其磁场、力和参数的求解方法 ,经实验验证 ,计算结果较为满意。     

压电超声直线马达驱动电路的研究

本文介绍了压电超声直线马达的结构和工作原理，分析了清华大学超声研究室研制的超声振子箝位，压电驱动的直线蠕动马达的特点及其驱动电路和信号波形．     

混合动力汽车变速器齿轮轴的模态优化

分析了轻度混合动力汽车机械式变速器激振转矩,建立了混合动力汽车变速器齿轮轴的动力学模型,并进行了三维有限元模态分析.分析了该变速器齿轮轴的结构,并以轴颈半径作为设计变量,采用一阶优化法对轴的低阶固有频率进行了优化.通过优化,提高了前5阶固有频率,使变速器齿轮轴固有频率在激振扭矩的频率范围之外,从而有效地降低振动和噪声.     

一种永磁直线电机的永磁体阵列设计

针对一种无铁心单边永磁直线电机的结构形式，推导了工作气隙磁场的二维解析解，用于电机阵列类型、永磁体厚度和永磁体占空比等结构参数的设计．解析计算表明，在该直线电机结构形式下，永磁体阵列采用常规阵列就可以得到与分段Halbach阵列接近的磁场，使电机的加工与装配得以简化，这与ANSYS有限元计算结果一致．该分析直线电机磁场的方法仅需修改边界条件，就可用于铁心直线电机的设计．基于文中的分析，实现了一个直线电机驱动的单自由度工作台，其行程为27mm，移动件的质量为1．4k，最大加速度为11．5m／s^2．     

直线步进电机齿层比磁导的分析计算

对直线步进电机非线性磁网络计算中的关键参数非线性齿层比磁导进行了有限元计算，分析了以齿距和极距为齿层磁场求解区域时，就齿层比磁导计算上的差别，指出当电机每极下齿数较少时，应考虑电机的边缘效应。     

用于磁悬浮列车的长定子同步直线电动机的电磁设计

介绍用于磁悬浮列车中的长定子同步直线电动机的工作原理,指出其电磁设计特点,特别是与一般旋转电机在设计上的不同之处.并编制了电磁设计程序,为长定子同步直线电动机的计算提供了依据.     

平板式永磁直线电动机的热分析与冷却系统设计

研究平板式永磁直线电动机的热特性及其温度分布,设计冷却系统.运用ANSYS有限元分析软件建立3D数学模型,同时运用实验测试法,设计了一种新颖有效的水冷却器,集成于初级铁心和绕组端部上方,而不增加电动机的外形尺寸.通过对实物的温升实验证明,绕组温度可降低50%以上,电动机能够长期可靠地工作,提高直线电动机伺服系统的额定推力约18%.