浙江省自然科学基金(Y1080037)
- 作品数：16 被引量：84H指数：7
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- 微型超声波电机定子振动特性有限元分析被引量：6
- 2009年
- 利用有限元法对齿状环形行波型微超声波电机定子的振动特性进行了计算分析.建立了定子弹性体和压电体耦合的有限元模型,利用SOLID45单元将定子编制成ANSYS有限元软件的宏文件,以便于改变定子尺寸并自动生成相应的有限元模型;探讨了不同结构参数对压电定子动态性能的影响,得到了各结构参数对压电定子模态频率的影响曲线.研究结果表明,定子弹性体与压电体之间的胶粘层对定子模态频率的影响很小,在分析过程中可以忽略;定子的振动主要以弯曲模态为主,其振动频率随压电陶瓷和定子环厚度的增加而增大,随定子齿高、齿数和内径的增加而减小.
- 王光庆
- 关键词：定子有限元分析
- 复合L形宽频压电悬臂梁的建模与仿真被引量：3
- 2013年
- 为提高单频压电悬臂梁的振动能量采集转换效率,提出一种复合L形压电悬臂梁的宽频拓展技术,通过在单频压电悬臂梁水平结构中增加一个辅助垂直悬臂梁,组成L形压电悬臂梁,通过控制L形压电悬臂梁的结构和材料参数使悬臂梁的2阶模态频率为1阶模态频率的2倍,将1阶、2阶模态频率串联起来形成一个宽频的谐振带。利用拉格朗日方程和模态假设法建立了L形压电悬臂梁的频率方程和振动方程,通过数值仿真分析了L形压电悬臂梁结构和材料参数对其频率特性和振动特性的影响,并确定了系统的最佳结构和材料参数,实例验证了悬臂梁宽频拓展方法的正确性。
- 王光庆鲍鹏陆跃明
- 关键词：宽频频率特性
- 超声波电动机噪声试验与机理分析被引量：1
- 2009年
- 为了分析和抑制超声波电动机在运行过程中产生的尖啸噪声,建立电动机噪声的试验测试系统,利用试验和有限元法分析电动机噪声产生的根源;利用等效原则建立电动机噪声产生机理的振动解释模型,根据该模型分析预压力对电动机噪声的影响,并提出降低电动机噪声的方法和措施。研究结果表明:电动机噪声是由定子、转子之间的摩擦自激振动引起的,且电动机噪声强度随着预压力的增大而减小,当预压力超过其临界值时,电动机噪声能得到很好的抑制。
- 王光庆郭吉丰
- 关键词：超声波电动机噪声自激振动
- 行波型超声波电动机PZT极化分区优化设计方法
- 2011年
- 为提高行波型超声波电动机的机械输出性能,根据超声波电动机定转子接触面力传递模型提出了基于能量指标的超声波电动机优化设计方法,以能量指标参数作为电动机优化设计的评价依据。建立超声波电动机定子有限元模型,计算得到电动机不同工作模态下的能量指标,在此基础上重点探讨了能量指标对压电陶瓷的极化分区模式优化设计的影响,提出改进的B04超声波电动机极化分区模式;研究结果表明PZT极化分区改进后的超声波电动机的速度和力矩分别为960 r/m in和9mN.m,电动机的性能指标(速度和力矩)较未改进前的提高了一倍。提出的PZT极化分区优化设计方法可以为超声波电动机的优化设计和输出性能的提高提供理论参考。
- 王光庆沈润杰郭吉丰
- 关键词：超声波电动机压电陶瓷
- 超声波电机频率-温度特性研究被引量：9
- 2008年
- 为了研究超声波电机运行过程中温升和频率漂移等关键技术问题,采用自然对流传热问题的牛顿冷却定律和热容理论,建立了超声波电机的温度特性与驱动频率之间的关系表达式,仿真分析了驱动频率对电机温升的影响;考虑电机压电定子的转动惯量和剪切变形等因素,利用能量等效原则和铁摩辛柯梁振动理论建立了超声波电机谐振频率与温度之间的关系表达式,通过仿真研究了温度对电机谐振频率漂移的影响,并通过实验验证了仿真结果的正确性。仿真及实验结果表明:电机的谐振频率随着温度的升高呈线性降低;驱动信号频率越接近电机谐振频率,电机表面温度就越高。最后,根据研究结果提出了减小电机温升和频率漂移的措施,并通过实验验证所提出措施的有效性。
- 王光庆郭吉丰
- 关键词：超声波电机频率漂移温度特性
- 双定子-双转子型大力矩超声波电机的研制被引量：1
- 2012年
- 针对单定子-单转子环形行波型超声波电机的输出力矩小,无法满足大力矩驱动应用要求,提出了采用双定子-双转子结构构造大力矩超声波电机的思想。在保证驱动电源和定子直径不变的条件下,通过增加电机轴向长度,采用单轴共轴的形式将两个转子的力矩并联输出,达到提高电机输出力矩的目的。采用基于结构摄动理论的结构修改法对新型电机两定子的工作频率进行了调谐研究。实验结果证明,新型电机的两定子的谐振频率具有良好的一致性,堵转力矩达到1.1N.m,较同型号的传统超声波电机堵转力矩增大近一倍,表明该电机具有较好的输出性能和实际应用前景。
- 王光庆赵忠伟郭吉丰
- 关键词：超声波电机调谐大力矩
- 压电振动能量采集器的力电耦合模型及其功率优化被引量：14
- 2013年
- 为提高传统压电振动能量采集器集总参数模型的性能预测精度,考虑悬臂梁的振型信息与轴向应变分布情况,提出了一种改进的力电耦合模型,该模型引入无因次幅值修正因子,通过曲线拟合方法确定了修正因子与振型函数和振动幅值之间的关系表达式;利用Rayleigh-Ritz模态分析法确定了力电耦合模型中的集总等效参数(如质量、刚度等),并根据弹性动力学原理建立了能量采集器的运动控制方程,得到了稳态时能量采集器的力、电输出响应表达式;最后,利用改进的模型对能量采集器的负载电阻和输出功率进行了优化,得到了负载短路和负载开路时能量采集器的最优输出特性。仿真结果与实例对比验证了提出模型的正确性,表明改进的力电耦合模型具有较高的预测精度。
- 王光庆金文平展永政陆跃明
- 关键词：功率优化
- 压电发电机AC-DC输出性能的优化与仿真研究
- 2014年
- 交流-直流(AC-DC)转换电路对压电振动发电机的输出性能影响较大,为提高压电发电机AC-DC转换电路的输出性能和能量转换效率,该文首先给出了压电振动发电机系统等效电路模型,基于该模型利用力学平衡原理和电路理论推导了发电机稳态运行时AC-DC输出电压和输出功率表达式。以输出功率最大化为优化目标,通过微分计算对发电机AC-DC转换电路在不同负载电阻下的输出功率进行了优化分析,分别得到了发电机在开路谐振和短路谐振状态下优化的负载电阻、振动位移、输出电压和输出功率。仿真与对比分析了发电机优化后的输出性能,结果表明,优化AC-DC转换电路的输出性能可提高压电振动发电机的整体输出性能和能量转换效率。
- 金文平王光庆展永政
- 压电陶瓷对超声波电动机定子特性的影响被引量：12
- 2010年
- 压电陶瓷(Piezoelectric ceramic,PZT)是组成超声波电动机定子的核心元件,其性能的优劣将直接影响超声波电动机的输出性能。为了研究PZT对超声波电动机定子特性的影响,利用有限元法建立超声波电动机自由定子的机电耦合动力学模型,利用该模型重点研究PZT厚度、极化分区形式、极化不均匀性以及PZT开路和短路条件时对定子动态特性的影响,并提出基于能量的PZT极化分区形式、极化不均匀性对定子动态特性影响程度的评价方法。采用自然对流传热问题的牛顿冷却定律和热容理论,建立超声波电机定子的温度特性理论模型,基于该模型研究PZT材料介电损耗对电动机定子的温度特性影响。研究结果表明:电动机定子模态频率随PZT厚度的增大而增加,而定子表面质点的振动幅值则随PZT厚度的增加而减小;PZT开路时的定子模态频率比短路时的模态频率大;改进PZT极化分区形式和极化不均匀性均可以提高超声波电动机自由定子的动态特性。基于该研究结果制作的直径10.4mm行波型超声波电动机性能稳定,堵转力矩达到9.5mN·m,空载转速1000r/min,研究结果有助于超声波电动机的产业化。
- 王光庆沈润杰郭吉丰
- 关键词：超声波电动机压电陶瓷有限元模型温度
- 压电驱动器环形压电振子特性及其等效电学参数识别
- 2011年
- 压电驱动器是一种由压电功能材料构成的微型机电器件,为研究改善压电驱动器环形压电振子的振动特性和俘能特性,建立了压电振子的机电耦合有限元模型,分析了压电振子齿槽倾斜度和支撑对其振动特性和俘能特性的影响,并从改善振子振动特性和俘能特性角度出发,对压电振子进行了结构优化设计;其次,利用该有限元模型求解了压电振子的导纳特性曲线,基于导纳特性曲线对压电振子进行了电学参数识别。研究结果有利于压电驱动器的结构优化、驱动控制和阻抗匹配的设计。
- 王光庆郭吉丰
- 关键词：压电振子动态特性参数识别
