收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纵弯复合模式多自由度超声电机的研究

李小云  
【摘要】:压电超声电机是近年迅速发展起来的一种新型电机。它是以超声振动为动力源的一种驱动装置,通常由超声振动的振子(定子)与转子组成。定子产生超声振动,依靠转子与定子间的摩擦耦合来驱动转子产生旋转和直线运动。这种电机的新颖之处在于突破了传统电磁电机的概念,没有磁极绕组和磁路,不是依靠电磁相互作用来传递能量,而是利用压电材料的逆压电效应所产生的超声振动,通过采用合理的结构,将材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。在这种全新结构的电机中,作为定子的压电振子(压电陶瓷和弹性体)代替了传统电磁电机中成千上万圈的铜丝。与传统的电磁电机相比,超声电机除了具有结构简单,重量轻的优点,还具有惯性小,响应快,控制特性好,不受磁场影响,运动准确,成本低等特点。特别是它具有重量轻,结构简单,效率高,噪音小,低速大转矩以及直接驱动负载等特性。由于电机具有几转一几百转/分的转速,所以不需要附加齿轮变速,避免了引用齿轮变速箱而产生的振动、冲击、噪声、低效率、难以控制等一系列问题,它的出现是对延续数百年来的杠杆和涡轮系统占统治地位的机械转动的突破和有利补充。 纵弯复合模式超声电机因具有可控性好,输出功率高,转矩大,正反转特性一致,低速稳定性好等特性而受到国内外人士的高度重视。本文以纵弯复合模式压电超声电机为研究对象,在前人研究的基础上,对纵弯复合模式多自由度超声电机进行了研究,设计了电机实体模型,提出了纵弯振动频率计算及修正方法,并在电机法兰盘结构设计等方面进行了系统的研究,主要工作如下: (1)通过有限元仿真,设计纵弯复合模式多自由度超声电机,并加工了超声电机的实体模型。 采用有限元分析软件,建立了纵弯复合模式多自由度超声电机的模型,进行了多自由度超声电机的振动模态分析,通过改变电机尺寸,找到两个振动模态耦合的振动频率,获得两种振动模式都可以被有效激励的电机工作频率。以此为依据,设计出纵弯复合模式多自由度超声电机,进行原型电机的实际加工。 (2)建立纵弯复合模式多自由度超声电机的等效电路模型。 纵弯复合模式模式多自由度超声电机是通过将两种及以上振动以一定的方式组合来完成转子的多自由度转动。建立具有多种振动模式电机的等效电路将是分析此类电机性能的一种有效方法。根据设计的纵弯复合模式多自由度超声电机的实际结构,建立了电机的等效电路,应用等效电路模型,获得压电元件的各种参数对电机工作性能的影响,考虑电机的实际设计对电机振动频率的影响,对电机的等效电路进行了修正,通过数值方法,计算了电机的振动频率,并与有限元仿真频率进行了比较,从而给出电机工程设计中用等效电路方法计算电机振动频率的方法。 (3)理论推导了电机纵弯振动模式的频率方程,并结合电机的实际振动模式对电机振动频率进行了修正。 根据电机的振动模式,理论推导了电机的纵弯模式振动频率方程,考虑电机的实际振动模式之间的相互影响,提出了有效质量的概念。根据电机的弯曲振动对电机的纵向振动的影响,对纵向振动频率进行了修正;考虑电机的纵向振动对电机的弯曲振动的影响,对弯曲振动频率进行了修正,并对修正后的计算值与测量值进行比较,验证了多自由度超声电机设计中频率修正方法正确性。 (4)测量了纵弯复合模式多自由度超声电机的振动模态,并设计了电机的法兰盘结构。 为了实现超声电机的工业应用,根据超声电机的纵弯振动模式及工作机理,应用有限元仿真的方法确定电机的纵弯振动位移曲线,根据位移的分布特点设计了电机的法兰盘结构,并对电机加法兰盘前后纵弯振动频率及测量值进行了比较,证明法兰盘结构对电机的振动特性影响不大,法兰盘设计对电机工业应用提供了方便。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘辛国,周铁英,陈宇;超声电机在内镜驱动及控制技术方面的应用研究[J];中国医学影像技术;2003年11期
2 杨淇,杨明,阙沛文;大力矩超声电机[J];应用声学;2001年03期
3 陈志华,赵淳生;超声电机控制中的若干关键问题[J];微特电机;2002年06期
4 张武,袁镇;探讨超声电机用压电陶瓷[J];现代电子技术;2004年14期
5 马相林,黄卫清,赵淳生;一种新型杆式行波型超声电机的研究[J];机械科学与技术;2004年09期
6 张正文;;新型超声电机问世[J];机械科学与技术;1996年01期
7 赵淳生;21世纪超声电机技术展望[J];振动.测试与诊断;2000年01期
8 刘俊标,黄卫清,赵淳生;多自由度球形超声电机的发展和应用[J];振动、测试与诊断;2001年02期
9 朱华,陈志华,黄卫清,赵淳生;行波型超声电机速度测控系统的研究[J];压电与声光;2003年03期
10 黄青华,魏守水,赵淳生;基于模糊神经网络的超声电机的位置控制[J];微电机;2003年06期
11 王惠文,李朝东;ANSYS在超声电机设计中的应用[J];机械工程师;2003年12期
12 李志荣,黄卫清,赵淳生;圆柱—球体多自由度超声电机设计的若干问题[J];机械科学与技术;2004年02期
13 魏守水,黄青华,王鹏,赵淳生;基于模糊神经网络的超声电机位置控制[J];振动、测试与诊断;2004年03期
14 ;《超声电机技术与应用》新书介绍[J];机械制造与自动化;2007年05期
15 苏鹤玲,赵向东,赵淳生;单相驱动旋转型驻波超声电机的运动机理[J];压电与声光;2001年04期
16 郭辉,谭台哲,宁新宝;面内行波超声电机定子表面质点运动轨迹与电机转矩[J];摩擦学学报;2002年05期
17 黄青华,魏守水,赵淳生;超声电机的等效电路模型及其参数辨识[J];微电机;2003年05期
18 李志荣,黄卫清,赵淳生;多自由度超声电机研究的一些新进展[J];振动、测试与诊断;2003年03期
19 张铁民,赵淳生;超声电机伺服控制的研究评述[J];振动、测试与诊断;2001年03期
20 陆永耕,赵淳生;超声电机预压力调整装置程序设计[J];机械与电子;2004年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘军考;刘英想;杨小辉;;弯振复合型超声电机的研究[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
2 赵淳生;;超声电机技术的发展、应用及其未来[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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 蒋兴浩;基于PKI机制的对等网信任管理问题研究[D];浙江大学;2002年
4 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
5 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
6 彭晓邦;渭北黄土区农林复合系统生理生态特性及生产力研究[D];西北农林科技大学;2009年
7 高峻;太行山低山丘陵区两种农林复合模式中水肥光分布特征研究[D];北京林业大学;2009年
8 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
9 陈小红;洪雅县退耕还林效益动态研究与综合评价[D];四川农业大学;2008年
10 杜晓新;注意缺陷多动障碍儿童复合模式加工中NAVON效应的反转[D];华东师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 张卫卫;超声电机启动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 史维佳;超声电机建模及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 杨小辉;弯振复合型超声电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2011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 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
10 孟祥宇;基于多层压电陶瓷的低压驱动超声电机[D];清华大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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 本报记者 宋钊;方正渠道 打造复合模式[N];计算机世界;2004年
4 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
5 张会文;变单一模式为复合模式 将开会调研视察有机结合[N];联合日报;2007年
6 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
7 于媚;以自主创新铸民族腾飞之魂[N];大众科技报;2005年
8 本报记者 匡玉通讯员 文星;三星耀岳[N];湖南日报;2007年
9 王新;从放牛娃到中国科学院院士[N];中国航空报;2006年
10 王如晨;eBay称淘宝免费模式不可持续[N];第一财经日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978