空间用二自由度球形行波型超声波电机

介绍了一种超声振动驱动的二自由度行波型超声波球电机的结构和机理,给出了其研制过程中若干关键问题的解决方案,阐述了实现其运动位姿控制采用的结构及控制方式,最后探讨了此类电机在空间机构的若干应用及所需解决的一些问题。研制样机的球转子直径为45mm,定子直径为30mm,实现的堵转力矩为120 mNm,空转转速12 r／min,且各方向运转平稳,输出性能比较一致。该电机可用于各类空间机构。
     

航天用系列行波型超声波电机的研制

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。     

航天用大力矩高精度超声波电机研究

超声波电机与传统电磁型电机不同 ,它是一种靠摩擦驱动的新原理电机 ,具有低速大力矩、响应快和功率质量比大等特点 ,能直接驱动 ,适合航天领域的应用。先简单介绍超声波电机的特点及其在航天领域的应用情况 ,随后介绍了所研制的一种低速大力矩超声波电机的结构、摩擦材料、特性和步进定位控制策略 ,其结构型式为纵扭复合型 ,样机直径为 80 mm ,堵转力矩达到了 13Nm,转速 12 .5 r/min,重复定位精度优于 0 .0 2 0°,纵扭振动的一阶谐振频率较接近 ,电机的工作频域较宽 ,近 7k Hz,起动时间在 5 m s左右 ,关断时间在 2 m s以内。     

高速屏蔽电机涡流与水摩损耗试验

为研究高速屏蔽电机在运行过程中的涡流损耗和水摩损耗,设计了一台额定功率7.5 kW,额定转速15 000 r/min的高速屏蔽电机,通过搭建屏蔽电机湿式空载试验系统进行不同转速下的干式与湿式空载试验,并对比分析了测试结果和电机损耗预估公式计算结果的差异。试验表明:定子屏蔽套涡流损耗和转子与冷却介质间的水摩损耗对高速屏蔽电机的效率影响较大,即使电磁设计较优的高速电机在加入屏蔽套后效率仍然下降约20%～30%;电机损耗预估公式的准确性取决于经验系数的选取,在高速情况下需要修正;通过对定子屏蔽套厚度、屏蔽套材料、电机转子直径等进行优化设计能进一步提高高速屏蔽电机的运行效率。     

真空环境下行波型超声波电机的特性

真空环境下由于缺少空气介质,靠摩擦驱动的超声波电机的特性会与常态 下发生较大的变化。采用行波型超声波电机常用的三种摩擦材料（环氧树脂、聚四氟乙 烯烧结和生聚四氟乙烯填充为基的摩擦材料）对比分析了常态和真空环境下的超声波电机的 机械特性。发现除环氧胶外,其他摩擦材料制成的电机真空下的堵转力矩都有所增大,而空 载转速全部降低。为了分析变化产生的原因,实验比较了真空环境下三种摩擦材料在常规、 驻波和行波状态下的动摩擦系数,实验表明除环氧胶外其它摩擦材料的摩擦系数比常态下都 略有增大,且相应电机的堵转力矩也都增大。其次实验研究了行波型超声波电机的瞬态特性 ,当真空度增加到10 -2 Pa后,电机的起动时间和起动电压都有明显的增加,即电 机起动和运行的阻力逐步增大,导致电机空载转速的降低。最后测试了声悬浮力大小,其数 值不超过预紧力的1％,不是真空环境下特性变化的主因。导致电机真空环境下堵转力 矩和空载转速发生变化的主要原因在于摩擦材料动态摩擦系数和起动与运行阻力的变化。     

导弹电磁弹射器有限元仿真及分析

为克服导弹电磁弹射器超大推力与装备质量、体积限制的矛盾,同时降低能量供应和高功率电源控制等的难度,提出一种基于双边有槽直线感应电机的多驱动导弹电磁弹射器设计方案。根据作战实际要求,通过导弹弹射运动学分析,确定弹射器基本性能要求。进行弹射器驱动电机初步设计,通过等值电路分析和迭代计算,得出初始结构性能参数。考虑材质、维修性和制造工艺等要求,建立驱动电机ANSYS Maxwell二维有限元仿真模型,通过参数化仿真方法,研究电机处于稳态时初级结构、次级尺寸和电源等对性能的影响,并根据仿真结果进一步优化电机结构参数。通过瞬态仿真对电机性能进行校验,结果显示:优化后的电机性能得到明显提升,输出推力峰值从500kN提升到700kN左右,推力均值提升到500kN,基本满足设计要求。     

变极矩长初级双边直线感应电机控制分析研究

根据舰载机电磁弹射驱动指标需求,分析驱动用变极矩长初级双边直线感应电机性能,提出一种恒定电流频率的新型驱动控制策略,优化直线感应电机控制方式。推导驱动用变极矩长初级双边直线感应电机T型等值电路,考虑通电特性对直线感应电机的影响。以T型等值电路和q-d-0坐标系为基础,建立变极距直线感应电机仿真控制模型,分析供电电源恒压恒频时,变极矩直线感应电机性能,优化驱动控制过程。     

影响行波型超声马达真空低温性能的因素

在真空低温的苛刻环境下,测试了盘形行波型超声马达的负载特性和转速稳定性。引 入输出总功率的概念,分析了在真空低温下超声马达的驱动特性变化情况。针对超声马达的 结构组成,探讨了几个影响非常态下超声马达驱动性能的因素,如胶粘剂、摩擦材料、压电 陶瓷等,为非常态下的超声马达结构设计提供指导。结果表明,随着温度降低,压电陶瓷的 压电性能下降,但采用低温胶制作定子时,超声马达在低真空和低温-80℃环境 下仍能运行。Ekonol基复合材料的摩擦性能受温度的影响较小,适合低温使用。
     

先进的液体火箭发动机转子输送装置的压头特性

转子输送装置是一个带径向流道的叶轮。通过它,组元在叶轮外缘被输送到燃气发生器喷嘴。燃气穿过反冲的涡轮喷嘴引起叶轮旋转。在旋转运动的惯性力场内,通过一个小直径径向通道的流动具有复杂的特性,这是很明显的。叶轮通道能实现的压力值要靠实验来确定。这里建议一种方法,用一个小直径的喷嘴,由实验来确定径向旋转闭合流道的真实压力值。这个方法建立在测量流道和喷口实际流量的基础上。获得的实验结果表明:R。数0.3～0.4对应着外缘速度300～250m/s,直径6mm,喷嘴口1mm的径向流道压头系数限制在0.4～0.45范围内。但压力恢复系数为0.8～0.85。进行的研究证实了得到的结论:径向通道的叶轮用作先进的转子式液体火箭发动机输送组件是可能的。     

采用超声波电机的空间飞网自适应收口机构设计

介绍了一种采用超声波电机作为驱动源的空间飞网自适应收口机构（质量块）的设计及实现方法。通过分析捕获过程中质量块运动情况,研究超声波电机电流与负载的关系,确定以加速度信号和电流信号作为电机启动和停止的触发信号,在此基础上设计并实现了质量块的驱动控制系统。通过在电机输出轴与卷筒间加入差动轮系构成双卷筒机构,力学分析证实了该机构在负载不均衡情况下的自适应性。分析证明该机构使飞网的捕获操作对捕获平台的精度要求降低,有容错能力。同时使收口机构在部分质量块故障时也能完成捕获任务。