超声电机温度-转速特性及补偿方法研究

针对超声电机转速随温度升高而明显降低的问题,基于电机等效电路模型,分析了电机温升对LC谐振电路电压增益和压电陶瓷片机械谐振点的影响。通过实验数据拟合计算,提出了一种针对温度变化对控制信号频率进行补偿的方法,并通过实验验证了该温补算法的有效性。     

超声波测温技术在高温气流温场测量中的应用

对瞬态变化的高温气流温场温度的准确测量一直是工程测量中的难点,超声波测温技术作为一种新型的非接触式测温方法,其测温原理简单,响应速度快,便于工程安装,可用于多种特殊工况下温度的测量。但由于超声信号在传播过程中的衰减及温场外界条件的干扰问题,使得超声波测温技术还未有广泛应用,目前仍处于研究试验阶段。本文介绍了超声波测温技术的发展历史及测温原理,对超声波测温技术目前存在的问题进行了分析,对超声波测温技术的发展进行了展望。     

基于有限元法的驻波型直线超声波电机振动特性分析

采用有限元法研究一种驻波型直线超声波电机的振动特性。建立了电机的三维有限元模型,在有限元模型的基础上对电机进行模态分析,得到了电机横向一阶弯曲振动的共振频率,并分析了驱动足的位置对共振频率的影响。在模态分析的基础上,给电机通以高频交流电进行谐响应分析,研究电机在外加电源作用下的横向弯曲振动的振幅以及驱动足尖的运动轨迹。制作了驻波型直线超声波电机样机,对样机进行阻抗-频率特性测试,测试结果验证了理论分析结果。     

永磁电动机失磁分析

介绍了航空永磁电机所用永磁材料的磁性能.分析了航空永磁电机永久磁极磁损失与温度变化的关系,冲击振动对永磁体的影响,以及磁损失的变化规律。提出失磁故障所引起的故障现象以及检测方法,并通过维修实例验证了检测方法的正确性。     

基于粒子群优化算法的永磁电机热网络参数识别

监测永磁电机的永磁体温度对于保证电机的使用寿命至关重要,因为过高的温度会产生永磁体不可逆失磁现象。提出了一种基于粒子群优化算法的永磁电机热网络参数识别方法,实现用热网络监测永磁体的温度。该方法首先建立永磁电机的热网络模型,利用粒子群优化算法结合电机温升试验所得温度数据对热网络模型的主要热力参数进行识别;然后利用该热网络模型进行在线温度识别,识别过程能够快速收敛,具备良好的辨识精度;最后,通过对比仿真识别温度和电机温升试验数据,验证了该方法的准确性。     

分散方法对碳纳米管/环氧树脂性能的影响

使用超声波振荡法和超声波破碎法两种方法制备了不同含量的碳纳米管/环氧树脂,分析了分散前后碳纳米管的形态,对比了分散方法对环氧树脂固化特性、流变性能、热性能、力学性能的影响,并研究了产生这种现象的机理。研究结果表明:超声破碎分散的CNTs形貌发生一定的变化,分散方法对树脂的固化特性、流变性能影响不明显,但是对树脂的玻璃化转变温度、力学性能影响较为明显。     

超声波在线表征MVQ/EVA复合材料的交联过程

通过安装超声探头的无转子硫化仪监测硅橡胶(MVQ)/乙烯—醋酸—乙烯酯共聚物(EVA)复合材料的交联过程得到了声速和扭矩曲线,对比其相似性提出了超声波表征MVQ/EVA复合材料硫化历程的方法,指出超声波对微观结构和密实度变化更加灵敏。采用压力—体积—温度(PVT)—超声波检测装置同步测试了MVQ/EVA复合材料的比容和声速,通过直线拟合法得到了声速与比容之间的定量关系式,以此为基础可以在线监测超声波信号而预估比容值和橡胶硫化进程。     

铜转子三相异步电动机温度场流场耦合分析

研发了一台应用在石油顶驱钻井设备的强迫风冷铜转子三相异步电机,首创了无机座设计、定子铁心轭部开通风孔、定子绕组端部环氧树脂密封、采用焊接铜条鼠笼转子等关键技术,满足了电机在频繁起停、过载、盐雾等工况下,对电机温升的苛刻要求。建立了温度场流场流固耦合模型,分析了电机额定负载工况下的各零件稳态温度分布以及瞬态温度随时间变化趋势。仿真计算和温升试验结果表明,沿电机的轴线方向,中后段位置温度较高,没有局部过热点。试验验证了建立的温度场流场耦合模型和仿真结果的合理性,温升满足电机H级要求。在耦合模型的基础上,分析了风道入口压力和定子铁心通风孔径变化对电机温升的影响,为改进电机冷却结构提供理论基础。     

航空航天新型电机发展及应用分析

近几年随着航空航天领域的不断发展,对航空航天用电机的要求也在不断提高,随之便产生了一批新型电机.其中,比较具有代表性的有超声波电机、磁悬浮电机、开关磁阻电机,分别对这三种电机进行了概念以及原理的表述.接下来分析了这三种电机的优缺点以及其分类方式,并评价了其研究现状以及应用领域.最后着重总结了这三种新型电机在航空航天领域的应用,并对其发展进行展望.     

轴向磁场永磁同步电机转子涡流损耗研究

为解决轴向磁场永磁同步电机温度过高导致电机运行性能降低的问题,针对电机转子进行了深入研究。先利用Maxwell三维电磁场有限元分析软件建立电机有限元模型,仿真电机磁场分布和气隙磁密波形,并计算平均涡流损耗;采用铜层屏蔽减小转子涡流损耗,并仿真出转子涡流损耗随铜层厚度变化情况。     

一种行波型超声电机驱动器的研制

针对超声电机的工作原理和驱动要求,研制一套适用于行波型超声波电机的驱动器。对比分析驱动器与普通驱动电源对超声电机性能的影响,实验结果表明,驱动器的输出波形与参数均满足设计要求,超声电机的输出性能也基本一致。在超声电机长时间运行过程中,电机与驱动器的输出性能均稳定。     

基于可编程逻辑控制器的超声电机测试系统设计

为了给工程技术人员提供易于操控的超声电机特性测试设备,设计了基于可编程逻辑控制器(PLC)的测试系统。根据超声电机常用的特性要求,利用力矩传感器输出的脉冲信号,通过PLC的高速输入口,用梯形图实现力矩和转速的采集和显示。通过可编程逻辑控制器配套的人机界面,实现了触摸屏对超声电机的测试进行操作。测试系统能够完成超声电机机械特性测试、超声电机自动加减载测试、超声电机带负载起动特性测试和超声电机手动测试等4种模式。通过试验对该系统进行验证,达到易于操作的要求。     

超声马达的等效电路及其性能估算

从电路模拟的角度,讨论了超声马达的系统模型构成,建立了超声马达的系统等效电路模型。性能的仿真计算与实验结果表明：所建立的等效电路模型是有效的、可行的。     

超声马达工作性能影响因素的研究

系统阐述在超声马达的设计、制作过程中的机构设计、制作工艺、驱动电源等方面的关键问题。重点讨论超声振子的粘接技术,振子参数优化设计的方法,以及驱动电源的匹配和频率自动跟踪设计,最终设计出高性能的超声马达。     

二维翼段颤振的μ控制

 采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振鲁棒抑制。针对作者设计的二维翼段颤振主动抑制系统，通过理论与实验相结合的方法，建立了考虑沉浮方向阻尼和作动器模型参数不确定性的控制系统模型，设计了μ控制器，并对控制器做了降阶处理。数值仿真和风洞试验表明，μ控制器可有效地抑制颤振的发生，将颤振临界速度提高23.4%。相对于H_∞控制器，μ控制器的控制效果和鲁棒性更好。     

A novel in-plane mode rotary ultrasonic motor

Ultrasonic motors have the merits of high ratio of torque to volume, high positioning precision, intrinsic holding torque, etc., compared to the conventional electromagnetic motors. There have been several potential applications for this type of motor in aerospace exploration, but bearings and bonding mechanism of the piezoelectric ring in the motors limit the performance of them in the space operation conditions. It is known that the Langevin type transducer has excel- lent energy efficiency and reliability. Hence using the Langevin type transducer in ultrasonic motors may improve the reliability of piezoelectric motors for space applications. In this study, a novel in-plane mode rotary ultrasonic motor is designed, fabricated, and characterized. The proposed motor operates in in-plane vibration mode which is excited by four Langevin-type bending vibra- tors separately placed around a ring-shaped stator. Two tapered rotors are assembled to the inner ring of the stator and clamped together by a screw nut. In order to make the motor more stable and convenient to fix, a thin cylindrical support is placed under the stator ring. Due to its no-bearing structure and Langevin transducer excitation, the prototype ultrasonic motor may operate well in aeronautic and astronautic environments.     

超声波马达技术及其应用

对超声波马达技术及其应用现状和发展前景做了介绍。     

高温铝合金电磁超声检测回波特性及因素分析

针对高温铝合金在线检测条件下,温度对铝合金电磁超声检测回波特性的影响规律尚不明确、高温检测时缺陷定量/定位补偿困难这一难题,以螺旋线圈电磁超声换能器（EMAT）为例,建立了高温铝合金EMAT检测过程的场路耦合有限元模型;研究了温度对EMAT激励/接收换能效率、EMAT激励/接收电路的功率分配特性、超声传播过程中的扩散/介质衰减特性、回波幅值和超声声速等因素的影响规律;研制了耐高温EMAT探头,对20~500℃高温铝合金试样进行了检测实验,并测定了高温铝合金的超声介质衰减系数和超声声速。在仿真和实验相结合的基础上,分析了高温检测时超声回波幅值变化特性及其影响因素。结果表明：对于铝合金这类非铁磁性金属材料,导致高温时超声回波幅值下降的主要原因是超声介质衰减系数随着温度的升高而增大,其次为高温时EMAT激励/接收电路的功率分配特性的改变。在激励EMAT在试样表面形成的洛伦兹力不变的条件下,其所激励的超声波回波幅值具有随着温度的增加而增加的特点,可以有效减缓超声回波幅值下降的趋势。     

超声波流量计不同运算方式对比分析

温度漂移是影响超声波流量计测量精度的一个重要因素,本文从算法上提出一种不受其影响的数学模型,以使相应的硬件简单化.该方法已应用在超声波流量计中,收到了很好的效果.