行波超声波电动机性能分析及其优化设计ppt课件

1原理演示模拟软件的主要功能模块这一部分的主要作用是用动画形象化超声波电动机的工作方式。主要有定子内行波演示、定子齿表面粒子的椭圆输运、1、运动轨迹生成原理演示、超声波电机的驱动及功率输出机制演示，使超声波电机的工作原理易于理解。此外，还可以模拟当两相振幅不相等或相位差不等于9tb时发生在2处的行波和椭圆运动的失真。2参数设置资金主题：国家自然科学基金重点主题(5035010)是超声波电动机的各种参数a行波超声波电动机性能分析和优化设计值，主要包括定子、摩擦层和压电陶瓷的材料特性参数、几何尺寸参数、4和预压力、模态阶等其他参数2.3性能预测本节根据给定范围内输入交变电压激励下超声波电动机的瞬态响应(例如起动闭合特性、超突和稳定振幅等)的各种参数值，计算出对应于负、6、载荷扭矩的电动机速度，即超声波电动机的载荷特性曲线。本模块的主要功能是预测设计阶段超声波电动机的输出特性，验证设计样机的性能，达到7，预期性能。为了评估2.4参数分析超声波电动机的动态特性，我们提出了以下指标。定子各阶弯曲振动的固有频率；对应于各阶弯曲模式的模态质量，模式，8，状态刚度；基于压电陶瓷激励的定子的响应位移、垂直振动速度振幅和相应转子的切向速度。基于压电陶瓷激励的力系数和机电耦合系数；压电陶瓷/弹性体，9，复合定子振动体等效电路的等效电容和等效电感。压电陶瓷对应于每个阶弯曲模式的夹紧电容。这些动态特性说明指标包括机械特性及其电气特性，10比较集中地反映了超声波电动机的动态特性。特别是，电气特性指标是在超声波电机制造完成后才使用等效电路原理测量的，本文直接计算得到11，提出了超声波电机的可预测性，并能非常有效地传达。利用该软件对定子动态特性指标进行了变模态阶分析的仿真结果实例。3行波超声波电动机的优化，12，化学设计原理超声波电动机的设计涉及多个参数的确定，每个参数对超声波电动机的速度指标有一定的影响。选择了超声波电动机的设计和参数，13、超声波电动机性能预测和参数分析程序定子动态特性指标的参数分析还有一些附加条件。对最高速度、阻塞扭矩、外部、14、负载变化灵敏度(负载特性的硬件和软件)、大小(外径、厚度)、重量等有限制，在某些情况下，例如航空航天、精密仪器、MEMS等，必须严格遵守这些限制。因此，超声波电机设计初期，首先要明确最重视的设计要求。本文根据16、2个重要设计指标超声电机负载特性曲线的特性，确定了这两个指标，就决定了超声电机的负载特性。另一个设计指标是定子的直径。17、定子直径与空载速度和切断扭矩有一定关系，确定空载速度和切断扭矩后，定子直径也大体在一个范围内。为了标准化产品设计，通常预先选择，18，比较匹配值。确定与设计指标密切相关的设计参数的空载速度直接相关的参数主要包括超声波电动机的工作模式(波数、频率)、振幅、定子直径、齿的高度、19、等，与截止扭矩密切相关的是摩擦材料、摩擦系数和预压力。超声波电动机的设计要求通常是以恒定速度输出恒转矩的额定输出功率。此外，20、超声波电机的总体优化目标是在满足设计要求的同时实现最大效率。但是，必须明确每个功能模块的本地优化目标，并最大限度地考虑每个模式、21、块之间的相互影响。当超声波电动机的整个数学模型还不完善时，这一点尤为重要。最初选择参数范围，执行可变参数分析，通过分析确定优化参数，然后根据仿真、22、物理模型进行性能预测。调整参数以获得最佳解决方案。根据超声波电机动力系统的模块划分，超声波电机主要通过优化定子谐振模块和摩擦模块、23、摩擦驱动模块来设计，并设计了定子和摩擦接口。超声波电动机的定子主要在压电陶瓷的变形激励下产生共振，将电力有效转换为24，机械能，并以振动能量形式保存。因此，定子优化设计的核心是满足设计要求，确保在可选择参数的范围内实现机电耦合能量的最大转换。也就是说，25必须考虑定子的模式、材料、尺寸和压电陶瓷。摩擦界面的设计主要包括摩擦材料的选择、摩擦层的大小和词典、26、压力的选择等两个方面。本文以定子振动的衰减损失、机电耦合系数及振幅和预压力为评价指标，将三者结合起来，作为定子优化设计的目标。摩擦计，27，面的功率损失被用作摩擦界面优化设计的目标。主要是为了在满足使用要求的情况下获得更好的效率和摩擦驱动性能。4行波超声波电动机的设计实例和性能分析，28是应用于利用该软件系统开发的阀门的超声波电动机的定子和运行模式，如下表所示。545阀超声波电，29，同步定子结构和工作模式545阀超声电机定子的结构参数直径工作模式直径工作频率定子基板厚度定子材料钢牙高压电气陶瓷压电陶瓷厚度此马达无，30，在相同的预压力下无负载速度和截止力矩变化趋势预测结果，在不同预压力下超声电机摩擦界面的输出功率，滑动损耗功率，摩擦界面效率变化曲线。31，从本设计程序中获得的优化设计详细分析的许多图表仅限于地面，这里不一一列举。请参阅：调整超声波电动机参数的设计时间分析结果，B7模式比较选择，32，适当。操作模式的频率为36 .振幅(无预压力时)2Lm、机电耦合系数和角度评价指标更高。通过输出特性分析，预压力可选择为1，33，00N。此时，闭合扭矩为0.16Nm，空载速度为140r/min，相应间距d略小于0，以确保给定转子的良好接触，没有摩擦损失。可以选择运行，34，点的载荷转矩为0.1Nm，速度为90r/min。此时，摩擦界面的传递效率为545型阀超声电机的空载速度和截止扭矩随预压力的变化，编译了超声、35、波电机摩擦界面的输出特性5结论超声电机性能仿真分析软件，预测了设计阶段超声波电机的输出特性。定义超声、36、波电机的动态特性描述指标，并进行可变参数模拟分析，计算参数中每个指标的趋势和灵敏度。提出了超声电机优化设计的一些理论原理，根据动态特性仿真分析结果，提出了定子动态特性和摩擦界面传输特性优化设计的基本方法，并对设计参数的优化提出