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《哈尔滨工业大学》 2010年
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超声电机启动特性研究

张卫卫  
【摘要】: 超声电机(ultrasonic motor,USM)是20世纪80年代开始发展起来的一种全新概念的微特电机。行波型超声电机由于其结构简单、定位精度高、无噪声污染和大转矩密度等特点,非常适用于各种伺服控制场合,特别是照相机、机器人、精确定位装置以及航空航天领域。超声电机在运行过程中有时会出现不能启动的现象,这个问题的发生将严重影响使用超声电机的机械装置的可靠性,不利于工业生产和国防建设,分析导致超声电机不能启动的因素并解决其启动不成功的问题具有重要的意义。 本文从测试定子阻抗、电机定子孤极反馈电压以及接触界面静态力矩出发,研究了超声电机不能启动的原因,得出超声电机在适宜的工作条件下(工作频率大于其谐振频率约0.5kHz左右,预压力不易过大),启动困难的主要原因是接触界面在运行后发生了变化。超声电机在工作过程中,滑动摩擦发热导致接触界面定转子材料性能改变,停机后定子齿面与转子摩擦材料表面相互嵌合,甚至粘结,使定子阻抗增加谐振频率增大,导致使用停机前的频率激振定子,其不能起振或振动微弱,转子不能正常工作。借助于行波超声电机线弹性接触模型,推导出描述超声电机启动性能的数学表达式,为深入认识超声电机启动困难的原因,改善其启动特性提供了理论指导。 针对超声电机启动特性要求,研究了用于超声电机的测速原理和方法,选定用光电编码器T法测速,该编码器具有输出响应快,测试精度高的特点。搭建起超声电机性能试验平台,研制出了一套行波型超声电机启动特性测试系统,设计并编制出上位机和下位机驱动软件。该测试系统由电机、编码器、测试板等几部分组成,可用于多种型号的超声电机启动特性研究。利用信号发生器和示波器对测试系统进行了标定试验,结果表明,本测试系统可以满足测试精度要求,可以用于启动特性研究。 研究了几个因素,包括超声电机工作和接触参数、摩擦材料以及环境状态等对超声电机启动特性的影响。试验分析了测试系统用联轴器的选择问题,为测试系统用联轴器的选择提供了依据;对不同间隔时间下超声电机的启动时间进行了试验,得出,随着间隔时间的增加超声电机的启动时间变长,但稳态转速几乎不变;研究了预压力,施加预压力弹性元件的刚度和激励电压等参数对超声电机启动特性的影响;测试了摩擦材料的厚度、摩擦材料的种类和摩擦材料不同粘贴方式等对超声电机启动特性的影响;搭建了温度、湿度环境测试系统;考查了温度、湿度等环境因素变化下超声电机的启动特性,为超声电机在非常态环境下应用提供了实验依据。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM359.9

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李华峰;丁庆军;陈超;;超声电机启动可靠性研究[J];中国电机工程学报;2013年09期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曲建俊;王彦利;毛庆波;;超声马达涂层摩擦材料研究[J];材料科学与工艺;2009年04期
2 杨松涛;和丽清;安成斌;;DSP在高精度数字式电机测速中的应用[J];红外与激光工程;2006年S4期
3 李华峰,赵淳生,辜承林;行波型超声波电机定转子接触模型的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年10期
4 饶柱石,夏松波,汪光明;粗糙平面接触刚度的研究[J];机械强度;1994年02期
5 曲建俊,李显凌,宋宝玉;碳纳米管改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2005年04期
6 丁庆军;姚志远;郑伟;赵淳生;;行波型超声电机定子摩擦材料的研制及其摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2007年06期
7 曲建俊;王彦利;曲焱炎;毛庆波;;超声马达梯度涂层摩擦材料研究[J];摩擦学学报;2009年01期
8 李宝库,郭吉丰,胡敏强,徐进亮;超声波电动机技术创新点的设定[J];微特电机;2005年02期
9 张新星;莫岳平;段小汇;丛进;蒋斌;杨杰;;超声波电动机瞬态特性测试系统[J];微特电机;2009年09期
10 龚文,褚祥诚,李龙土;行波超声马达摩擦材料的研究[J];压电与声光;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曲建俊;王彦利;孙凤艳;;摩擦材料粘贴方式对超声电机摩擦驱动特性的影响[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 周广睿;行波型超声波电机定转子摩擦模型及瞬态特性的研究[D];浙江大学;2006年
2 丁敬;超声波电机瞬态特性测试和理论研究[D];浙江大学;2006年
【共引文献】
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1 李朋博;颜红侠;李铁虎;;碳纳米管在聚合物摩擦材料中的应用[J];工程塑料应用;2011年06期
2 杨淋;赵淳生;张建辉;黄卫清;;斜槽式模态转换型超声电机振动分析及性能[J];北京工业大学学报;2010年07期
3 尹尚先;武强;;陷落柱概化模式及突水力学判据[J];北京科技大学学报;2006年09期
4 骆光林,朱大鹏;蜂窝纸板缓冲机理[J];包装工程;2002年05期
5 朱华;贺红林;陈志华;赵淳生;;超声电机测控系统的一种实现方法[J];传感器与微系统;2006年07期
6 张中才;杨黎明;程永生;;压电加速度传感器的固有频率计算方法研究[J];传感器与微系统;2008年08期
7 贺红林;赵淳生;;基于模型参考自适应技术的超声电机测控研究[J];传感器与微系统;2008年09期
8 张中才;杨黎明;程永生;;压电加速度传感器的建模方法研究[J];传感器世界;2008年12期
9 张爱波;刘伟;李明;;四嗪改性碳纳米管环氧摩擦材料的研究[J];材料导报;2008年S1期
10 刘琳;程思;;富勒烯和碳纳米管在润滑体系中的研究进展[J];材料导报;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨小辉;刘英想;陈维山;刘军考;;弯振复合型超声电机激励方式研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
2 陈维山;刘英想;刘军考;石胜君;;弯振夹心换能器式圆筒型超声电机的设计与分析[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
3 陈如桓;陈超;杨康;;环境温度对微小型超声电机定子动态特性的影响分析[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
4 周铁英;;我国超声波电动机发展的回顾与展望[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
5 朱华;赵淳生;;基于弯曲模态的微型柱体超声波电动机研究[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
6 郑伟;赵淳生;;旋转型行波超声电机磨损机理研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
7 郑伟;赵淳生;;旋转型行波超声电机寿命试验研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
8 周铁英;陈宇;;超声电机的发展与展望[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
9 周凤拯;金家楣;姚志远;周培;;轮式结构直线超声电机的设计[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
10 邓静;曲建俊;;基于非谐振适配电路的超声波电机驱动方案[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
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1 马增胜;纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D];湘潭大学;2011年
2 周宁宁;面向真空低温下超声波电机的振动摩擦与悬浮特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 王彦利;超声波电机梯度摩擦材料设计及匹配行为研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 杨淋;纵扭复合型超声电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 薛军安;中厚板矫直过程的理论分析及其控制系统[D];东北大学;2009年
6 万力;杂交应力元的研究及其与MSC/PATRAN的集成[D];浙江大学;2002年
7 赵志成;盐岩储气库水溶建腔流体输运理论及溶腔形态变化规律研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2003年
8 张学玲;基于广义模块化设计的机械结构静、动态特性分析及优化设计[D];天津大学;2004年
9 洪跃;液体粘性调速离合器工作机理研究与模糊控制器试制[D];上海大学;2005年
10 尹尚先;煤矿区突(涌)水系统分析模拟及应用[D];中国矿业大学(北京);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝红肖;鼓包法表征弹塑性膜/基体系界面结合性能的理论模型[D];湘潭大学;2010年
2 宋森熠;机械结合面微观作用机理初探及应用[D];昆明理工大学;2009年
3 王智渊;机械结合面参数识别及其装配性能预测[D];兰州理工大学;2010年
4 周武锋;电子设备高温环境热控制技术研究—材料及结构仿真[D];中北大学;2011年
5 顾思闽;机床固定结合面动态特性参数实验研究[D];南京理工大学;2011年
6 宋小刚;超声电机测试分析系统的研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 吴辛;行波型超声电机的摩擦磨损实验装置和磨损实验研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 张洪民;超声波电机定子的压电耦合运动分析[D];浙江工业大学;2010年
9 庞华山;两相行波超声电机系统平均值模型研究[D];河南科技大学;2010年
10 王海彦;行波超声波电机相移PWM驱动与控制研究[D];河南科技大学;2009年
【同被引文献】
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1 丁敬;周广睿;傅平;郭吉丰;;基于DSP的超声波电机瞬态特性测试系统[J];机电工程;2006年07期
2 赵淳生;世界超声电机技术的新进展[J];振动、测试与诊断;2004年01期
3 陈超,赵淳生;旋转型行波超声电机定子的子结构模型研究[J];振动工程学报;2005年02期
4 陈超;赵淳生;;旋转型行波超声电机中三维接触机理的研究[J];中国电机工程学报;2006年21期
5 胡敏强;王心坚;金龙;王敏才;徐志科;顾菊平;;行波超声波电机瞬态特性的测试及分析[J];中国电机工程学报;2006年23期
6 周盛强;赵淳生;黄卫清;;旋转型行波超声电机接触界面的空间域分析[J];中国电机工程学报;2010年12期
7 郑伟;赵淳生;;超声电机启动稳定性研究[J];中国电机工程学报;2011年S1期
8 张飞;寇开昌;颜录科;狄西岩;吴海维;;聚四氟乙烯高温蠕变性能表征方法的研究[J];中国塑料;2008年04期
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1 陈碧波;聚四氟乙烯蠕变性能研究[D];西北工业大学;2007年
【二级引证文献】
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1 李怀勇;新型杆式压电电机研究[D];燕山大学;2013年
【二级参考文献】
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1 郭海训,郭吉丰,魏燕定,陈永校;大力矩纵扭复合型超声波电机的理论及实验研究[J];电工技术学报;2002年02期
2 金龙,褚国伟,王心坚,翟晓军,顾菊萍,胡敏强;基于DSP的超声波电机控制系统[J];电工技术学报;2004年08期
3 谷海涛,颜湘武,曲伟;正交解码电路和捕获单元在转角和转速测量中的应用[J];电气应用;2005年01期
4 陈维山;赵学涛;刘军考;郝铭;;压电超声波马达发展现状及研究方向[J];电机与控制学报;2006年05期
5 刘锦波,陈永校;行波型超声波电机的特性计算与驱动系统的设计[J];电机与控制学报;1998年04期
6 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
7 朱信华,孟中岩;梯度功能材料的研究现状与展望[J];功能材料;1998年02期
8 刘强,王跃明,刘银年;基于增量式光电编码器的电机转速稳定度检测[J];红外;2005年09期
9 赵淳生;超声马达的发展与应用[J];测控技术;1996年01期
10 周正干,李然,李和平;高精度数字式转速测量系统的研究[J];测控技术;2000年05期
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1 李宝库;;纳米技术微电机展望[A];第七届中国小电机技术研讨会论文集[C];2002年
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1 郭海训;大力矩高精度超声波电机的基础研究[D];浙江大学;2002年
2 王光庆;行波型超声波电机的若干关键问题研究[D];浙江大学;2006年
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1 冯威;大力矩纵扭复合型超声波电机测控系统的研究[D];浙江大学;2002年
2 刘晓;纵扭复合型超声波电机的特性研究[D];浙江大学;2003年
3 纪科辉;超声波电机精密定位系统及驱动控制研究[D];浙江大学;2004年
4 余作霸;微型行波型超声波电机的研制[D];浙江大学;2006年
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3 李小云;张小凤;郝君宇;宋智广;周方;;多自由度超声电机的法兰盘结构设计[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
4 李小云;张小凤;宋智广;郝君宇;周方;;多自由度超声电机纵向振动频率计算[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
5 杨小辉;刘英想;陈维山;刘军考;;弯振复合型超声电机激励方式研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
6 李志荣;黄卫青;;圆柱形三自由度超声电机输出性能的仿真设计[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
7 尹育聪;贺奔;杨淋;赵淳生;;组合结构超声电机在真空高低温复合环境下的研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
8 陈维山;刘英想;杨小辉;刘军考;;纵振换能器式圆筒型超声电机振动特性的研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
9 刘军考;石胜君;陈维山;未倩倩;;内嵌压电陶瓷径向弯曲模态超声电机的研究[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
10 周铁英;陈宇;;超声电机的发展与展望[A];中国声学学会功率超声分会2007年学术年会论文集[C];2007年
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1 记者 毛庆 通讯员 蔡嘉 刘军;南航教授开发高科技“超声电机”[N];南京日报;2009年
2 王 景;让中国超声电机技术走向世界[N];大众科技报;2005年
3 于媚 顾德宁;南航赵淳生教授发明“米粒马达”[N];大众科技报;2005年
4 本报通讯员 于媚;平生一愿:以自主创新铸民族腾飞之魂[N];科技日报;2005年
5 于媚;以自主创新铸民族腾飞之魂[N];大众科技报;2005年
6 本报记者 匡玉通讯员 文星;三星耀岳[N];湖南日报;2007年
7 王新;从放牛娃到中国科学院院士[N];中国航空报;2006年
8 ;创联:努力实现三个转变[N];中国电子报;2007年
9 记者 毛庆 通讯员 蔡嘉 刘军;南京首家“企业院士工作站”挂牌[N];南京日报;2009年
10 通讯员 龙步青 刘玉洪 孟凡星;“微笑曲线”助赣榆融冰破浪[N];连云港日报;2009年
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1 李存岑;矩形板超声电机的振子振型激励技术研究[D];上海交通大学;2010年
2 杨淋;纵扭复合型超声电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 赵学涛;纵弯复合振动模态球型超声电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 于明礼;基于超声电机作动器的二维翼段颤振主动抑制[D];南京航空航天大学;2006年
5 时运来;新型直线超声电机的研究及其在运动平台中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
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7 李怀勇;新型杆式压电电机研究[D];燕山大学;2013年
8 田秀;真空低温下超声马达性能及其摩擦材料的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 田秀;真空低温下超声马达性能及其摩擦材料的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 周宁宁;面向真空低温下超声波电机的振动摩擦与悬浮特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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1 宋小刚;超声电机测试分析系统的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 张卫卫;超声电机启动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 史维佳;超声电机建模及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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5 李小云;纵弯复合模式多自由度超声电机的研究[D];陕西师范大学;2012年
6 王景山;超声电机微步控制及其应用[D];南京航空航天大学;2012年
7 赵杰;基于超声电机的双轴太阳能跟踪系统[D];南京航空航天大学;2012年
8 任杰;超声电机在航空燃油调节器中的应用及控制[D];南京航空航天大学;2012年
9 郭向东;基于贴片式弯振模态超声电机驱动电气比例阀的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
10 唐茜;新型杆状超声电机优化设计研究[D];合肥工业大学;2013年
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