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我国超声电机技术有了新突破

作者 Admin 浏览 发布时间 11/12/01

南京航空航天大学超声电机技术国家工程实验室王金鹏博士等,研究并提出了一种通过结构优化设计以提高超声电机速度稳定性、可靠性的创新方法。经试验表明,改进后的超声电机波动率大大降低,结构更加简单,减小了体积,减轻了重量,降低了成本,对促进超声电机产业发展及推广应用具有重大意义。

    超声电机是20世纪八十年代迅速发展起来的一种全新概念的微特电机。它是振动和波动学、材料科学、电力电子、自动控制和超精加工等多个学科发展和综合的结晶,它突破了传统电机的概念,具有电磁兼容性好,噪声小,可在真空和高、低温下工作,形状多样化,效率不随尺寸减小而下降。

    我国超声电机技术产业化所需要解决的关键问题是:压电材料的制备技术;超声电机的非线性特性;超声电机的制造技术。本项目是对制造技术方面进行研究。TRUM-60型超声电机是行波型旋转超声电机,提出了单轴承支撑附加调心结构的方案。

    行波型旋转超声电机简称超声电机(USM),是超声电机中发展最早、技术相对最为成熟且产业化和工程应用也较为成功的一种超声电机。因为定子振动的频率超过20kHz,属于超声频段,所以常常被称为“超声电机”,或者“超声波马达”。由于其特殊的原理和结构,超声电机与电磁电机相比具有许多突出的特点,如:不产生磁场干扰,断电自锁,响应快,推力/重量比大,结构简单,形式灵活多样等。所以,作为控制系统的执行器有着广泛的应用前景,已经被应用于精密定位等方面。然而,随着高新技术的发展,应用系统对运动过程的控制精度提出了更高的要求,提高速度稳定性是超声电机广泛用于精密控制系统的必要条件。

    行波型超声电机速度稳定性与定、转子间的接触界面密切相关。发表在《中国电机工程学报》2011年10月第29期的《行波型旋转超声电机速度稳定性的研究》,提出了通过结构优化设计以提高速度稳定性的一种方法。

    为了提高行波型旋转超声电机速度稳定性,论文分析了现有双轴承支撑情况下,加工和装配误差对速度稳定性的影响,认为沿圆周压力不均衡是造成速度波动的主要原因之一。提出了单轴承支撑附加调心结构的方案,使接触界面实现压力自平衡。理论和实验分析表明,这种方案使接触界面的压力分布更加均匀,速度稳定性更好。与原结构进行对比实验,结果在超声电机输出力矩、速度范围等主要性能指标基本一致的情况下,超声电机的空载速度波动率降低了约40.0%,波动范围达到±2.0%以内。

    为了能在超声电机产业化的大潮中占得一席之地,南京航空航天大学赵淳生院士团队成立了自己的万玛超声电机公司,为将先进的科研成果迅速转化为生产力创建了良好的平台。

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