超声电机温升特性测试系统设计

针对超声电机温升特性测试的需要,设计了一套测试系统。测试系统包括铂电阻温度传感器、温度变送电路、MSP430单片机和PC机。测试系统采用LabVIEW作为上位机开发软件,通过RS232串行接口实现PC机与MSP430单片机的通讯。测试系统可实现电机温升数据的实时采集,可靠性高和实用性强。开展了针对某型航天用超声电机温升特性测试,获得了电机表面温升数据。试验证明,超声电机在-30～+50℃不同环境温度下,温升基本稳定,运行温度在允许范围内,满足航天设备的特殊性。     

单相压电电机驱动的高精度孔径光阑设计

为满足空间光学仪器小型化、轻量化、精密化需求,设计了一种单相压电电机驱动的孔径光阑。对压电光阑的整体结构进行设计,实现光阑结构与功能的一体化设计;以压电陶瓷和碳纤维为基体设计具有高强度和功率密度的压电定子;通过COMSOL有限元软件对复合压电定子动力学特性进行分析,以及进行模态频率一致性调节;最后对光阑动圈进行结构优化以及干扰模态分离设计。根据设计方案制作压电光阑样机,其质量仅为49 g,孔径可变范围为0.5~35 mm。实验结果显示：光阑完全放大与闭合时间分别为89 ms和92.4 ms,最小角分辨率为4×10-5 rad。该研究简化了光阑的组成和控制,使其在保证精度的同时,结构更紧凑,质量更小。     

超声电机在磁悬浮飞轮锁紧装置中的应用

为了保护卫星发射阶段磁悬浮飞轮系统,设计了一种超声电机驱动的锁紧装置,实现了锁紧和解锁功能,达到保护飞轮的目的.锁紧装置包括机械结构部分和驱动控制部分.机械结构部分使用旋转型行波超声电机做驱动源,传动部分采用蜗轮蜗杆带动执行机构锁紧飞轮转子.驱动控制部分的核心为单片机和超声电机驱动电路,并进行了超声电机驱动的锁紧装置试验.试验表明:锁紧和解锁过程中电机的输入功率分别为7.6W和6.7W,电学输入参数稳定;在许用范围内电机温升4℃;锁紧装置可在沿飞轮径向产生171 N锁紧力.超声电机驱动的锁紧装置具有重量轻、占用空间小、简化了传动部分设计的优点,为磁悬浮飞轮系统的进一步小型化提供了可能.     

超声电机驱动的锁紧装置锁效果的试验研究

为了评价超声电机驱动的磁悬浮飞轮锁紧装置的锁紧效果,对锁紧装置弹片开展了试验研究.将锁紧弹片简化为悬臂梁模型,通过测试其根部应力,计算出其端部的变形量大小,进而获得弹片沿径向对飞轮转子的锁紧力大小.试验表明:每个弹片沿飞轮径向产生17.06 N的锁紧力,在250 s内完成锁紧.对比超声电机驱动与电磁电机驱动的锁紧装置,锁紧力大小相似.试验证明:超声电机驱动的锁紧装置能代替电磁电机完成锁紧和解锁功能,为超声电机在磁悬浮飞轮系统中的进一步应用提供了可能.     

直线超声电机设计、建模和应用的研究进展

直线超声电机作为一种新型作动器,以其独特的结构和驱动原理,在高新技术领域有着广泛的应用。首先,回顾了电机结构设计方面的研究进展,提出了电机的设计理论和方法,阐述了电机结构形式的演化和夹持结构的设计方法;其次,介绍了有关电机理论模型的研究进展,提出了定子机电耦合模型、摩擦接触模型和定/动子冲击模型等;最后,报道了直线超声电机在高精度运动平台、细胞显微操作、微夹持器和绝对重力仪方面的最新应用。     

光阑用螺纹式超声电机

研制了一种新型螺纹式空心超声电机,用于驱动光阑并控制和调节光束。由于光阑仅需有限角度转动,故采取螺纹方式连接超声电机定子和转子来施加轴向预压力和实现转子周向运动的耦合。电机仅由转子、定子和底座组成;其中转子与光阑定圈固定,实现了与光阑的一体化设计。运用有限元软件对定子进行了模态分析,选定工作频率为38.26kHz。受可加工螺纹螺距尺寸的限制,电机轴向运动使电机预压力变化较大,电机转动角度小,不能驱动光阑完成闭合或开启,故对转子进行了柔性化设计。仿真实验表明,在转动90°范围内,定、转子预压力变化在27%之内。试验研究表明:设计的电机定子振动特性良好,干扰模态距工作模态5kHz以上;阻抗值变化不超过10%。得到的结果验证了预压力变化对电机影响小;电机驱动光阑开启时间为5s,闭合时间为4.4s,开启、闭合直径与电机运行时间呈线性关系。该空心电机满足了光阑调节需求,具有结构简单、零部件少等特点。