国家自然科学基金(60575059)
- 作品数：12 被引量：79H指数：6
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- 行波型超声波电机的温度特性被引量：20
- 2008年
- 为解决行波型超声波电机运行中温升和发热严重问题,提出一种基于能量耗散的超声波电机表面温度特性理论模型。利用电机定子复合结构的振动耗散能、压电陶瓷的介电耗散能以及定、转子接触面的摩擦损耗能确定电机的总体能量损耗,采用自然对流传热问题的牛顿冷却定律和热容理论,建立超声波电机的表面温度特性理论模型;仿真分析电机结构和材料参数(包括驱动电压、驱动频率、预压力、摩擦材料特性以及负载力矩等)对电机表面温度特性的影响;通过实验研究温度对电机输出特性、谐振频率的影响。最后通过实验验证了该模型的有效性和正确性。
- 王光庆郭吉丰
- 关键词：超声波电机温度特性能量耗散仿真
- 超声波电动机胶粘技术及其对定子特性的影响被引量：4
- 2006年
- 针对行波型超声波电动机定子压电陶瓷(Piezoelectric,PZT)的胶粘问题,通过对定子的机电耦合效应有限元动力学模型的分析与计算,研究了胶粘层材料特性、厚度对超声波电动机定子振动特性的影响。重点分析不同激励条件下定子边缘缺胶和夹有气泡对胶层的抗剪切能力和定子振动特性的影响;分别从改进电动机定子结构和PZT粘结工艺方面探讨了提高胶粘层抗剪切能力的措施,确定了胶层最佳参数和电动机定子胶粘工艺及结构优化设计思想。结果表明:胶层厚度对电动机定子频率影响不大,但对其振动特性的影响较大,在保证可靠的粘结强度下降低胶层厚度有利于提高电动机性能。基于该工艺和设计思想研制的直径80 mm行波型超声波电动机性能稳定,堵转力矩达到1．2 N·m,空载转速80 r／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：超声波电动机有限元模型
- 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
- 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
- 航天用系列行波型超声波电机的研制被引量：5
- 2007年
- 简述了超声波电机在航天领域的应用情况,并介绍了所研制的系列行波型超声波电机(直径分别为80mm、60mm、45mm和30mm)的结构形式、摩擦材料、粘结工艺、温度特性、机械特性和瞬态特性,提出了神经元自适应PID算法实现高精度的速度和位置控制。结果表明其具有良好的特性,适用于空间机器人、登月车、太阳能帆板、CCD等空间机构的驱动,并结合航天领域的应用要求,提出了下一步的研究重点。
- 郭吉丰王光庆沈润杰傅平周静孙华君
- 关键词：行波型超声波电机机械特性瞬态特性控制特性航天
- 基于DSP的超声波电机瞬态特性测试系统被引量：11
- 2006年
- 介绍了一种基于DSP的超声波电机瞬态特性测试系统,着重阐述了上位机、下位机和通信电路的构造及工作原理。选择了T法作为测试方法,并对超声波电机的瞬态特性进行了简单的理论分析。
- 丁敬周广睿傅平郭吉丰
- 关键词：超声波电机瞬态特性DSP
- 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
- 一种新结构的双向直线运动驻波型超声波电机(英文)被引量：3
- 2009年
- 研究了一种新结构的双向运动直线超声波电机。该种直线超声波电机由一块在两端部开槽、形成2个薄弱环节的板构成。通过有限元分析可知,调整薄弱环节和两端部的尺寸,在板中间可以形成2个波长几乎相等的驻波模态,其中一个是正弦振型,一个是余弦振型;通过粘贴8片PZT4压电陶瓷在板的中部来激励这2种振动模态。依照该原理,设计制造并研究了长60mm、宽10mm的新型双向直线运动超声波电机。该直线超声波电机在一个方向上最大速度220mm/s,最大出力1.764N,在另一个方向上最大速度270mm/s,最大出力1.96N,且达到了0.2μm以下的分辨率。
- 王波戴吉岩郭吉丰魏燕定
- 关键词：驻波型直线超声波电机压电陶瓷
- 基于低通滤波的新型超声波电机控制系统被引量：1
- 2011年
- 为了实现超声波电机驱动电压频率与幅值、相位间的完全解耦,充分利用传统控制器的易调节和基于直接数字合成(DDS)技术的高精度特性.通过分析驱动电压参数要求,确定合理的低通滤波器参数设计方法.对方波进行滤波产生正弦信号,经过功率放大后直接驱动超声波电机.设计一种驱动电压参数精密解耦的超声波电机控制系统.通过调节方波的频率、相位和占空比来精确控制驱动电压的相应电参数.采用该方法实现了能够同时独立控制2台超声波电机的控制系统,相位和幅值精度达10bits以上,频率分辨率为16Hz.
- 王波郭吉丰
- 关键词：超声波电机控制系统低通滤波器
