双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究

环形行波型超声波电机小直径条件下，输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点。而柱体弯曲振动超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子的，定子的直径越小，摇头振动的幅值越大，因而，小直径时更能显示出这种电机的优越性。该文阐述了双转子柱体弯曲振动超声波电机的运行机理，证明了定子表面质点运动轨迹为一椭球：利用ANSYS有限元软件分析了电机的弯曲振动模态；用阻抗特性分析仪分析了电机的阻抗特性和相位特性；制作了直径为20mm、有两个转子的柱体弯曲振动超声波电机，并对其输出特性进行了测试，最大转矩达0．16Nm、最高转速为220r／min。     

短柱型超声波电动机的优化设计

柱体型超声波电动机起步较晚，但也出现多种多样的结构，佳能公司已经将其用于照相机的调焦装置。从环形到小型柱体超声波电动机的变化，说明了柱体电机在小型化领域的生命力。日本的Mi-noru Kurosawa于1989年首先介绍了柱体超声波电动机。KuiYao和BurhanettinKoc于2001年介绍了将纵振动转换为弯曲振动的一种新型柱体超声波电动机。     

摆式振动电机的研制

摆式振动电机是一种集动力源，激振源和导向机械于一体的新型助振产品。通过对摆式振动电机研制工作的总结，介绍了摆式振动电机的原理、结构与特点，主要参数的设计依据、试验方法等，并着重讨论了关键器件－橡胶轴承的设计与计算问题。     

振动源三相异步电动机的结构与设计特点

分析了振动电机产生的振动（激振）力、振幅及输出功率之间的关系，根据其使用环境、工作方式以及负载的特殊性，论述了振动电机的结构与设计特点。     

振动电机的特点与开发

振动电机是一种特殊设计的能产生强大激振力的电动机,它是由可以调节偏心距的旋转重锤式激振机构与驱动电动机合为一体的激振器,国外称之为“尤拉斯振动器”(Uras Vibrator)。振动电机主要是作为中小型振动机械的激振源而发展起来的,它可以说是振动机械中通用性很强的基础元件。而振动机械的激振源,从其发展过程来看,经历了连杆式—电磁式—旋转重锤式的振动电机三个阶段。     

振动源三相异步电动机的结构与设计特点

分析了振动电机产生的振动(激振)力、振幅及输出功率之间的关系,根据其使用环境、工作方式以及负载的特殊性,论述了振动电机的结构与设计特点。     

新型电磁脉冲激振技术在电机振动特性分析中的应用

新型电磁脉冲激振技术是一种非接触的瞬态激振。由于仪器输出功率大、稳定性和重复性好,对电机整机激振有一定的优越性。本文叙述了这一激振方法的优点、原理及在电机振动特性分析中的应用。     

隔爆型振动源三相异步电动机的设计

阐述了隔爆型振动源三相异步电动机在设计中所关注的一系列问题,重点介绍了隔爆型振动源三相异步电动机的参数、外壳结构、接线盒设计、电磁设计、轴承装配结构、绕组绝缘、激振力的计算和偏心块的确定及振动电机过热保护情况.在保证振动电机隔爆性能的前提下,产生最大的激振力、提高产品的可靠性和安全性.     

松下电器公司研制成机械转换效率达45％的超声波电机

松下电器产业公司中央研究所成功地研制出利用压电元件,以超声波振动为驱动力的圆盘型和圆环型超声波电机,预计明春将公开出售。目前,各公司都在着手研究超声波电机。这种电机的工作原理与过去的电机完全不同,它不靠电流和磁场的相互作用得到驱动力。目前的超声波电机,机械转换效率低,一般约为25％,大多不能使用。超声波电机是由受压电元件激振的振动部分和与振动部分相接触而驱动的移动部分组成。在超声波振动的振动部分和移动部分之间,将摩擦力转换成旋转力并输出。超声     

双转子柱体超声波电机输出转矩分析

对双转子电机定子表面质点运动轨迹进行了仿真,直观地描述了电机运行机理。应用Timoshenko梁振动理论计算了运动轨迹的椭圆倾角,根据倾角和双压电晶片的位移描述方程,计算出定子的纵向振幅,再结合赫兹接触理论,得出一定预压力下定转子接触区域宽度,进而得出双转子柱体超声波电机的转矩模型。计算出了相同尺寸单双转子电机的倾角和转矩,对比得到双转子电机的转矩比单转子的大两倍,证明了双转子结构在转矩性能上的优点,为双转子柱体超声波电机的结构优化设计提供了理论基础。     

微小型纵弯复合激励式圆筒超声电机的设计

为了有效提高超声电机的机械输出性能,研制了一种微小型贴片式纵弯复合激励式圆筒型行波超声电机。该电机由圆筒和一个纵弯复合换能器组成,换能器位于圆筒的外侧壁上,换能器由一对弯振压电陶瓷片、一对纵振压电陶瓷片和前端为变幅杆的长方形铝块组成。对电机的工作原理进行了分析,利用有限元方法对电机进行了设计与仿真,实现了电机两个基本振动模态特征频率的简并。对振动特性进行了测试,测试结果与有限元分析结果吻合良好。测试结果表明,换能器的纵振、弯振和圆筒弯振模态之间均实现了很好的匹配。。     

一种新型压电超声直线电机的研究

介绍一种利用层叠压电元件轴向伸缩振动的压电超声直线电机的工作原理、驱动方法,并设计、制作了电机样机,对电机进行了性能测试。该电机的振动体为棒形,移动体是与振动棒圆柱面接触的一个圆柱环。利用振动体的轴向伸缩振动即可实现移动体的前后移动,改变驱动信号的频率,可改变移动体的移动方向。这种电机结构简单、驱动电源为单相,容易实现小型化。而圆柱面接触增加了电机的推力,使该电机更易于实用化。非常适合用于物体精密定位、精细物料输送或振动切割工具。     

超声电机振动环境实验研究

超声电机在航空航天领域有着广阔的应用前景。考虑到振动环境对电机工作性能的影响,有必要对超声电机进行振动环境实验。该文就超声电机随机振动实验的条件和方法进行了研究,并设计了一套在振动环境下检测超声电机性能的装置。实验证明本研究所研制的TRUM60型超声电机能在功率谱密度高达0.4 g2/Hz振动环境下工作,其机械性能基本保持不变。     

液体媒质超声波电机特性与饱和流速的研究

与一般超声波电机依靠定转子之间的摩擦来传递能量不同，非接触型超声波电机的定转子不直接接触，克服了接触型超声波电机的易磨损、不能长时间工作等缺点，是超声波电机领域的一个新的研究方向。该文介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机，其转子浸于液体之中，不与定子直接接触，定子振动所产生的能量，通过液体传递给转子，从而驱动电机旋转。文章给出了电机的结构及工作原理，并且简要介绍了电机驱动电路的实现。该文实验验证了电机的基本运行特性，测定了电机转速、驱动频率和驱动电压之间的关系。实验中发现，在一定范围内，电机中液体旋转速度随定子振动速度的增大而增大，而当电机定子圆环振动速度超过某一特定值后，电机中液体的转速出现了饱和流速现象。文章中对液体饱和流速问题进行了理论分析，证明了液体中声场的非线性是导致饱和流速的主要因素，并通过实验测出了饱和流速与液面高度、液体浓度和非线性参数之间的关系，实验结果与理论分析结果一致。     

三圆柱定子纵-弯复合模式超声波电机的研制与实验

该文研究了三圆柱定子纵-弯复合模式超声波电机的驱动机理,设计制作了三圆柱定子纵-弯模式的新型结构电机,并进行了实验测试。实验结果表明,该类型电机不但结构简单紧凑,而且具有良好的输出性能,如反应速度快、控制特性好,低速大转矩等,设计达到了预期目标。     

三自由度圆柱定子超声波电机运动轨迹仿真

基于超声波电机中压电陶瓷的逆压电效应、定子振动、转子旋转的原理,考虑弯曲振动引起的纵向振动,应用几何原理和振动理论,对圆柱定子激励频率相同、激励电压和激励的初相位各不相同的电信号引起的各单相振动进行合成,推导了三自由度圆柱定子超声波电机在三相同时激励时定子表面质点的轨迹运动方程,并仿真出同频率、不同相位差、不同电压激励时的运动轨迹,分析了这三个因素对定子表面质点轨迹的影响,为三自由度超声波电机的轨迹控制和姿态控制奠定了理论基础。     

行波接触型超声波电机定子振动有限元分析

行波接触型超声波电机是一种利用压电晶体的逆压电效应获得驱动力矩的新原理微特电机,它与由电磁作用获得转矩的电磁型电机的工作原理截然不同。该文在考虑定子环沿径向厚度变化及内外边界约束条件的基础上,建立了带有齿的行波接触型超声波电机定子模型,利用有限元法进行了定子模态和强迫振动响应分析,研究了定子直径和齿高对定子振动的影响。通过计算结果与实验的比较,证明有限元方法对于由复合材料构成、具有齿的结果超声波电机定子振动的分析是一种行之有的方法。     

基于液体媒质的非接触型超声波电机理论与实验研究

非接触型超声波电机有效地解决了接触型超声波电机因接触摩擦所引起的使用寿命低、不能长时间连续运转等难题,是超声波电机领域的一个新的研究方向。介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机,其定子与转子是不接触的,并且转子浸于液体媒质之中,定子压电振动所产生的能量通过定、转子间的液体传递给转子,从而驱动转子旋转。给出了该电机的结构及驱动电路,对其运行机理进行了理论分析,利用有限元法对定子振动情况进行了模态分析,讨论了水位高度、定子振动速度等对电机性能的影响,并通过实验进行了验证,实验测试结果与理论分析结果相一致。     

单模态纵-弯复合直线电动机的机理与特性

提出了一种融合一阶纵振和四阶弯曲振动模式的单模态直线超声波电动机,介绍了电动机的结构和运行机理,利用有限元方法建立了电动机定子的机电耦合模型,仿真分析了电动机定子的振动特性,确定了电动机定子工作模态和工作频率;利用弹性杆的纵振动和悬臂梁的弯曲振动理论建立了电动机驱动足椭圆运动轨迹方程,分析了激励电压相位差对电动机椭圆轨迹的影响;利用粘弹性接触机理给出了电动机的机械特性输出曲线,分析了预压力、激励电压幅值和激励频率等对电动机输出特性的影响。通过数值和仿真分析得出:单模态直线超声波电动机的工作频率为39 860 Hz,在外加激励电压Up-p=100 V时,电动机最大输出推力和空载速度分别达到19.1 N和310 mm·s~(-1)。