国家教育部博士点基金(20040056021)
- 作品数：10 被引量：24H指数：3
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- 相关领域：电气工程动力工程及工程热物理更多>>
- 基于超声波电机模型的鞭毛电机运行机理与特性研究被引量：1
- 2005年
- 鞭毛电机(BFM)是微观世界里的一种分子旋转电机,其利用 H+的电化学势能转化为机械能推动转子旋转。由于鞭毛电机体积大、易操作,因而可作为研究分子旋转电机的理想模型,对认识生物能量转化及细胞运动机制有重要的意义。该文介绍了鞭毛电机的结构组成,阐述了其运行机理。基于超声波电机的模型,详细分析了力矩产生机制,即 H+的跨膜运动带动定子在超声波频域内的振动,通过定子和转子之间的摩擦作用和弹性形变产生转矩,将振动能转化为机械能。利用工程振动学,对鞭毛电机定子的振动特性作了分析,计算出离子通道的振动频率,并对振子的振动方程作了解析。通过对宏观的超声波电机的研究,得出了鞭毛电机的转速-转矩关系的数学模型,并对其进行仿真得到了机械特性曲线,仿真结果与目前实验测得的数据相吻合。并基于仿真结果,利用旋转动力学,对输入功率、输出功率进行计算,得出了机械效率,结果表明鞭毛电机是一种效率较高的微电机。
- 夏长亮王蒙利史婷娜
- 关键词：超声波电机微电机机械特性转矩振子
- 液体媒质超声波电机转速特性研究被引量：6
- 2005年
- 非接触型超声波电机有效地克服了传统的接触型超声波电机因接触所引起的使用寿命短、不能长时间连续运转等缺点,是超声波电机领域一个新的研究方向。文中介绍了非接触型超声波电机的结构和运行机理,对液体的声流速度进行了理论分析,从液体性质和转子结构角度重点研究了电机的转速特性。在液体性质方面从液位高度、液体粘度和非线性参数三方面详细分析了它们对电机转速特性的影响,从中得出,在一定范围内电机转速随液位高度的增加而增大,随粘度的增加而减小,与液体的非线性参数成反方向变化。在转子结构方面从转子直径、叶片高度、叶片数和所用材料密度4方面对转速特性进行了研究,得到了与转速的关系和转速特性良好的转子结构形式。在上述分析和实验基础上提出应用具有一定参数的液体和转子可有效提高电机转速的方法。
- 夏长亮王香存史婷娜邵桂萍
- 关键词：超声波电机液体媒质定子转子
- 液体媒质超声波电机运行特性的实验研究与分析被引量：9
- 2005年
- 该文介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机,其转子浸于液体之中,不与定子直接接触,有效地克服了接触型超声波电机的易磨损、不能长时间连续工作等缺点,是超声波电机领域的一个新的研究方向。结合液体媒质超声波电机的基本结构及运行机理,文中阐述了电机运行过程中将超声振动所产生的能量通过液体传递给转子,从而驱动转子旋转这一能量传递的基本过程,揭示了液体中的雷诺剪切应力是电机声流场的驱动力。然后,用实验测定了电机转速与驱动频率、驱动电压、液体粘性、液位高度和转子半径之间的关系。并对实验结果进行了比较分析,且在此基础上结合本电机的运行机理以及驱动控制系统、液体环境和转子半径等因素对电机转速的影响,对液体媒质超声波电机的运行条件进行了优化分析。
- 夏长亮邵桂萍史婷娜王香存
- 关键词：超声波电机液体媒质运行特性驱动控制系统剪切应力驱动频率
- 液体媒质超声波电机转子稳定性理论和实验研究被引量：3
- 2006年
- 液体媒质超声波电机定、转子不直接接触,利用液体媒质驱动转子旋转,是超声波电机新的研究方向。在液体媒质超声波电机中,转子的稳定性是一个关键问题。该文利用有限元分析软件CAPA和ANSYS,分析了在受到电压激励时电机内液体媒质的声流速分布。通过仿真发现,液体媒质同时存在切向流动和径向流动,是一种紊流,速度的大小和方向与激励电压和液体参数密切相关。切向流动推动转子旋转,而径向流动作用在转子上,引起了转子不稳定。为了分析方便,假设转子轴不固定,径向流动对转子的作用可通过弹簧和质量块构成的单自由度系统模拟,这样转子的稳定性可利用转子的振动频率衡量。通过实验研究了电机激励电压、转子厚度、液体媒质的高度及类型与转子振动频率的关系,为提高转子稳定性、优化电机设计提供了参考依据。
- 夏长亮李斌俞卫史婷娜
- 关键词：超声波电机液体媒质有限元分析声流转子稳定性
- 液体媒质超声波电机驱动系统被引量：3
- 2005年
- 为获得液体媒质超声波电机的最佳性能,针对其特点设计了驱动电路,由反向器构成的自激多谐振荡器产生频率可调的脉冲信号,将该信号作移相处理,产生 4路依次相差 90°的方波信号,驱动两路推挽功放主电路.利用设计的电路测得电机的实际驱动电压波形.该电路易于调节和控制,可满足对液体媒质超声波电机驱动和控制的要求.
- 夏长亮杨荣祁温雅史婷娜
- 关键词：超声波电机非接触驱动电路
- 液体媒质超声波电机定子振动的有限元分析被引量：1
- 2006年
- 液体媒质超声波电机定转子不直接接触,而是利用液体将定子振动的机械能传递给转子,从而克服了接触型超声波电机的不足,是超声波电机一个新的研究方向。本文针对液体媒质超声波电机与接触型超声波电机能量传递方式上的不同,建立了电机定子有限元模型,通过定子模态、谐响应和电压激励时的动态分析,获得了电机的振动频率及接触面上定子质点的运动轨迹,在此基础上讨论了定子振动对电机运行特性的影响,并研究了压电片引起的定子振动的变化,给出了压电片厚度与振动幅值及谐振频率的关系曲线。最后测量了不同电压频率、不同液面高度时电机的转速,实验结果验证了理论分析的正确性。
- 李斌夏长亮史婷娜
- 关键词：超声波电机液体媒质有限元分析振动
- 液体媒质超声波电机中液体媒质的负载效应被引量：1
- 2006年
- 针对液体媒质超声波电机中存在的液体媒质对定子振动特性的影响,阐述了液体媒质超声波电机的工作原理,并在此基础上利用声场和定子振动的耦合方程研究了液体媒质的负载效应,分析了液体媒质对定子谐振频率的影响。利用ANSYS建立电机有限元模型,通过耦合场分析研究了液体媒质的高度、密度和声速与定子谐振频率的关系。分析发现,随着液体高度、密度的增加,负载效应增强,定子谐振频率降低;而当声速增加时,负载效应减弱,定子谐振频率增加。实验结果证明了理论分析的正确性。
- 夏长亮李斌俞卫史婷娜
- 关键词：超声波电机液体媒质谐振频率有限元分析
- 基于有限元法的液体媒质超声波电机内部声流场分析及饱和流速研究被引量：5
- 2006年
- 与一般超声波电机依靠定、转子之间的摩擦来传递能量不同,非接触型超声波电机的定、转子并不直接接触。该文介绍了液体媒质超声波电机的基本结构及运行机理,阐述了电机运行过程中能量传递的基本过程,揭示了液体中的雷诺应力是电机声流场的驱动力。文章基于Kuznetsov非线性波动方程有限元方法,对液体媒质超声波电机内部声流场进行数值仿真。由声场中的液体微粒振动速度计算声流场驱动力,随后在流体域内用有限元法计算液体的流速。仿真中分别考虑了声场衰减、定子驱动电压及声场非线性对声流场驱动力与液体流速的影响。在数值分析的基础上,对电机运行过程中存在的饱和流速问题进行了进一步的分析。实验结果验证了有限元分析的有效性。
- 夏长亮俞卫李斌史婷娜
- 关键词：超声波电机非接触雷诺应力
- 基于频率跟踪的液体媒质超声波电机转速模糊控制系统被引量：1
- 2007年
- 针对液体媒质超声波电机结构和激励方式的特点,提出一种基于频率跟踪的转速辨识方法。利用超声波电机定子等效电路,分析了驱动电压、支路电流相位差与电机驱动频率、谐振频率的频率差之间的关系,结果表明此相位差描述了电机的振动状态,可作为转速辨识值。控制系统采用调频调速策略,模糊控制器根据速度给定值和辨识值的偏差和偏差变化量调节驱动电压的频率。实验证明,系统能够补偿液体参数改变引起的电机谐振频率的变化,快速准确地跟踪速度指令。
- 李斌夏长亮俞卫史婷娜
- 关键词：超声波电机液体媒质转速辨识等效电路
- 液体媒质超声波电机的特性仿真与实验研究被引量：3
- 2006年
- 为了深入研究液体媒质超声波电机的转速特性,通过阐述电机运行过程中将超声振动所产生的能量由液体传递给转子,从而驱动转子旋转这一能量传递的基本过程,揭示了液体中的雷诺切应力是电机声流场的驱动力．然后,以此为基础,对液体声流场进行了系统的理论解析,并将声流场同电机转速联系起来,针对电机转速与驱动频率、驱动电压、液体环境和转子半径之间的关系进行了Matlab仿真与实验研究．比较分析仿真与实验结果可知, 二者具有很好的一致性,验证了本文假设的合理性和仿真方法的正确性．
- 夏长亮邵桂萍史婷娜王香存
- 关键词：液体媒质超声波电机非接触
