本文關(guān)鍵詞：多定子旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)建模與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了提高超聲波電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩,同時(shí)又不過于增大電機(jī)的體積,本文提出了多定子旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)。第一,介紹了超聲電機(jī)的原理、發(fā)展歷史、分類、及其應(yīng)用;介紹了大轉(zhuǎn)矩超聲電機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀及目前存在的不足,進(jìn)而引出本文研究的內(nèi)容和意義。第二,對(duì)多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子進(jìn)行了仿真分析,得到了其系列振動(dòng)特性:定子的模態(tài)頻率及振型、振幅及阻抗隨頻率變化關(guān)系、定子齒端質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡的形成過程及其輸入電流隨時(shí)間變化規(guī)律。介紹了多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)理。建立了電機(jī)定轉(zhuǎn)子間摩擦接觸的數(shù)學(xué)模型,并在有限元軟件ANSYS中,分別建立了單組定轉(zhuǎn)子有限元接觸模型和多組定轉(zhuǎn)子有限元模型,并進(jìn)行了仿真分析,得到了其機(jī)械特性曲線。第三,為了進(jìn)一步提高電機(jī)的輸出性能,用ANSYS有限元軟件及正交設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,研究了轉(zhuǎn)子各個(gè)參數(shù)及參數(shù)間的兩兩交互作用對(duì)定轉(zhuǎn)子間接觸面積的影響,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了電機(jī)的轉(zhuǎn)子;基于靈敏度分析方法和ANSYS10.0優(yōu)化分析工具,對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)子共振頻率和定子共振頻率的分離。第四,為了減小行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定轉(zhuǎn)子間的徑向滑移,提出通過增大轉(zhuǎn)子摩擦層徑向最大剪切變形角的方法來達(dá)到減小徑向滑移的目的,基于定子與摩擦層間的粘滑原理,討論了定子與摩擦層間的摩擦系數(shù)大小及摩擦材料的泊松比大小對(duì)徑向滑移的影響。第五,對(duì)影響多定子旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)的因數(shù)進(jìn)行分析,分析各個(gè)因數(shù)對(duì)其同步驅(qū)動(dòng)影響程度的大小,并通過仿真分析直觀得到了各個(gè)因素對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的的影響;針對(duì)多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重的問題,綜合考慮電機(jī)產(chǎn)生損耗的原因,利用有限元軟件ANSYS對(duì)電機(jī)定轉(zhuǎn)子進(jìn)行熱分析,了解了電機(jī)定轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度場(chǎng)分布,分析得到了在定轉(zhuǎn)子上選取關(guān)鍵點(diǎn)的溫升變化曲線。
【關(guān)鍵詞】：超聲電機(jī) 多定子 振動(dòng)特性 負(fù)載特性 轉(zhuǎn)子優(yōu)化 徑向滑移 同步驅(qū)動(dòng) 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 超聲波電機(jī)的定義及發(fā)展歷史10
• 1.2 超聲波電機(jī)的分類10-11
• 1.3 超聲波電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用11-14
• 1.4 選題背景及其意義14-16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)特性理論分析及仿真18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 環(huán)形行波型超聲電機(jī)定子18-19
• 2.3 定子振動(dòng)的有限元理論分析19-20
• 2.3.1 定子振動(dòng)的理論分析19-20
• 2.4 定子振動(dòng)有限元仿真分析20-25
• 2.4.1 定子在ANSYS中前處理20-21
• 2.4.2 定子模態(tài)分析21-22
• 2.4.3 定子的諧響應(yīng)分析22-24
• 2.4.4 定子的瞬態(tài)分析24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 多定子旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其機(jī)械性能分析26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理26-28
• 3.2.1 電機(jī)的結(jié)構(gòu)26-27
• 3.2.2 電機(jī)工作原理27-28
• 3.3 電機(jī)定轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)建模28-29
• 3.3.1 上下定子的運(yùn)動(dòng)方程28-29
• 3.3.2 定子和轉(zhuǎn)子的摩擦接觸29
• 3.4 單組定轉(zhuǎn)子機(jī)械性能仿真29-34
• 3.4.1 單組定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和有限元模型及其參數(shù)30-32
• 3.4.2 定轉(zhuǎn)子有限元仿真模型邊界條件的施加32
• 3.4.3 仿真結(jié)果與分析32-34
• 3.5 多組定轉(zhuǎn)子聯(lián)合仿真分析34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第4章 多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子的優(yōu)化36-50
• 4.1 引言36
• 4.2 基于正交法設(shè)計(jì)多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子36-45
• 4.2.1 傳統(tǒng)柔性轉(zhuǎn)子36-37
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)37-38
• 4.2.3 篩選參數(shù)的正交設(shè)計(jì)分析38-40
• 4.2.4 因子互作的正交設(shè)計(jì)分析40-43
• 4.2.5 轉(zhuǎn)子參數(shù)均勻設(shè)計(jì)43-45
• 4.2.6 仿真分析45
• 4.3 多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)45-49
• 4.3.1 電機(jī)轉(zhuǎn)子的有限元模型45-46
• 4.3.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇46-48
• 4.3.3 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 一種減小超聲電機(jī)定轉(zhuǎn)子間徑向滑移的方法50-57
• 5.1 引言50
• 5.2 定轉(zhuǎn)子間的摩擦接觸模型50-51
• 5.3 定轉(zhuǎn)子間徑向粘滑分析51-52
• 5.4 減小定子與摩擦層間徑向滑移方法的討論52-53
• 5.5 有限元仿真與分析53-55
• 5.6 本章小結(jié)55-57
• 第6章 影響多定子旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)的因數(shù)及電機(jī)的熱分析57-68
• 6.1 引言57
• 6.2 影響多定子超聲電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)的因數(shù)分析57-58
• 6.3 對(duì)影響多定子超聲電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)因數(shù)仿真分析58-60
• 6.3.1 定子間的諧振頻率差的影響58-59
• 6.3.2 定子間相位差的影響59-60
• 6.4 多定子超聲電機(jī)溫度場(chǎng)分析60-66
• 6.4.1 行波型超聲波電機(jī)的熱量來源60-61
• 6.4.2 行波型超旋轉(zhuǎn)聲波電機(jī)熱量計(jì)算61-63
• 6.4.3 電機(jī)表面溫度特性仿真研究63-66
• 6.5 本章小結(jié)66-68
• 第7章 總結(jié)與展望68-70
• 7.1 總結(jié)68-69
• 7.2 展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

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