摘要：超声波电动机是依靠定转子接触界面间的摩擦传递动力的新型驱动器,摩擦材料作为接触界面的重要组成部分,它的设计和磨损控制是超声波电动机的关键问题。建立一个超声波电动机定转子简化接触模型,研究摩擦材料磨损对定转子接触参数与驱动摩擦力的影响,得出保持接触宽度稳定时,摩擦材料磨损后应具有的性能,提出设计超声波电动机梯度摩擦材料的构想,并建立梯度摩擦材料理论结构模型。模拟分析表明:超声波电动机摩擦材料的弹性模量应具有在法向上由表及里呈现梯度递减的趋势,可保持定转子接触宽度的稳定,维持超声波电动机输出性能,延长超声波电动机性能寿命,为超声波电动机摩擦材料选择与研究开辟新领域。

摘要：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。

摘要：分析目前超声波电动机定子工作模态设计试验方法的不足;分析非线性系统频率响应特征;分析非线性系统隐含于线性调频激励响应中的非线性信息,指出在超声波电动机定子特征频率分析中引入时频联合分析方法的优越性。在所开发的超声波电动机面内振动测试系统中,用时频分析方法获取定子线性调频激励下的振动响应时频谱,可以方便快速地揭示定子的特征频率和定子的非线性信息,为判定超声波电动机定子是否存在非线性特性从而为合适工作模态的快速确定提供科学依据。

摘要：提出一种采用压电叠堆和压电双晶悬臂板构成的新型纵-弯复合旋转式超声波电动机,利用电动机定子的一阶纵振动和二阶弯曲振动模态复合形成接触头的椭圆运动,实现电动机的旋转驱动。分析了电动机的总体结构和运行机理,利用有限元方法建立了电动机定子的机电耦合模型,通过对定子的模态分析和结构优化设计,确定了定子的两个工作模态以及两工作模态频率的调谐。通过对定子振动特性的分析,验证了电动机设计方法和设计思路的正确性。最后,利用冲量定理和能量守恒原理建立了电动机的力传递模型,数值分析了电动机的机械输出特性。研究结果对于改善和优化超声波电动机的输出性能以及电动机的建模具有实践指导作用。

摘要：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。

摘要：从推挽变压器基本电学模型入手,分析其各电学参数对超声波电动机驱动波形的影响。通过仿真发现,漏感参数在脉冲上升和下降时对输出波形的延时作用,得出利用推挽变压器漏感参数优化驱动电压波形的设计思路。通过由漏感参数和超声波电动机等效电学参数所构成的低通滤波模型分析得出基于变压器漏感参数的推挽变压器优化依据。最后为了降低功率管的能耗,提出了根据最优的功率管负载曲线设计变压器变比的优化方案。基于优化方法的推挽变压器已在超声波电动机驱动系统中得到了应用。

摘要：超声波电动机的优化设计包含振动模态优化,激励方式或区域设定,电机结构、尺寸优化等等,以满足电机工作需求并改善其输出性能。介绍了一种基于MATLAB和ANSYS的自动优化方法,即利用MATLAB运行优化算法,建立APDL参数化分析模型,并反复调用ANSYS分析对超声波电动机进行自动优化。文中以矩形板超声波电动机的驱动足优化为例,给出了驱动足的位置设定和形状优化过程,并对MATLAB与ANSYS程序之间的调用、接口及数据交互方面做了详细说明。

摘要：针对超声波电动机的伺服控制系统,设计了一种基于积分反推原理的新型自适应PID控制器。采用反推原理进行设计,系统对外部扰动及系统参数变化具有较强的鲁棒性。以HR-2型超声波电动机为例,对该控制器进行了仿真,结果表明了控制器的有效性。

摘要：设计了一套将超声波电动机用于稳定发电机输出电压的系统 ,在实验过程中体现了超声波电动机响应快 ,控制性能好的特点。实验数据表明 ,该系统的研制达到了预期的要求 ,满足了工程使用的需要 。

摘要：为改善驱动效果,超声波电动机驱动电路中需要采取适当的匹配措施,串联电感匹配是一种常用的匹配方式。由于超声波电动机内压电陶瓷材料的非线性,使得串联电感匹配电路的设计不易得到期望效果。在理论分析的基础上,通过实验研究了不同匹配电感取值对超声波电动机运行性能的影响,给出了超声波电动机串联电感匹配电路的设计原则。