第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 超声电机的发展历史 1
1.3 超声电机的特点以及应用 3
1.3.1 超声电机的特点 3
1.3.2 超声电机的应用 4
1.4 超声电机目前存在的不足以及研究现状 5
1.5 本课题研究的目的和主要内容 8
第二章 旋转型行波超声电机工作机理及各部件的设计要求 11
2.1 旋转型行波超声电机的结构和运动机理 11
2.2 定子主要作用以及设计时应该注意的问题 12
2.2.1 旋转型行波超声电机定子同频正交弯曲模态及行波的形成 13
2.2.2 定子设计加工应该注意的问题 15
2.3 转子主要作用以及设计时应该注意的问题 16
2.3.1 定子表面质点的椭圆运动和动力传递机理 16
2.3.2 超声电机中转子设计应注意的问题 20
2.4 超声电机驱动电源的主要作用以及设计要求 21
2.5 超声电机系统的非线性因素和超声电机定子的非线性振动 23
2.6 本章小结 24
第三章 旋转型行波超声电机定子关键技术 25
3.1 引言 25
3.2 压电陶瓷的分区极化和激振力的分布 26
3.3 超声电机定子的模态分离 33
3.3.1 模态混叠对超声电机定子振动的影响 33
3.3.2 解决模态混叠的方法 34
3.3.2.1 旋转型行波超声电机定子的模态频率的灵敏度分析 35
3.3.2.2 解决模态混叠的实际例子 38
3.4 超声电机定子的两相模态频率一致性调节 39
3.4.1 模态频率不一致对定子振动及其表面质点运动的影响 40
3.4.2 超声电机定子模态频率一致性的调节方法 41
3.4.3 模态频率一致性调节的例子 44
3.5 超声电机定子设计中应该注意的其他问题 45
3.6 本章小结 47
第四章 旋转型行波超声电机柔性转子的分析与设计 48
4.1 引言 48
4.2 定、转子接触界面的受力分析及其动力传递 49
4.3 柔性转子的动力学仿真 54
4.3.1 柔性转子的几何描述 54
4.3.2 基于柔性转子的旋转型行波超声电机的动力学仿真 57
4.3.2.1 柔性转子的动能 57
4.3.2.2 柔性转子的势能 58
4.3.2.3 柔性转子广义力的计算 59
4.3.2.4 基于柔性转子的旋转型行波超声电机的动力学求解 60
4.3.3 转子的柔性对电机性能的影响 62
4.4 刚性转子与柔性转子研究的对比分析 65
4.4.1 刚、柔两种转子与定子接触状况对比 66
4.4.2 刚、柔两种转子对电机输出力矩和电机运行效率的影响 67
4.5 超声电机转子设计、加工以及装配中应该注意的其他问题 68
4.6 本章小结 69
第五章 超声电机驱动电源电路匹配 71
5.1 超声电机定子电学导纳特性与其动态特性的关系 71
5.2 超声电机在不同运行状态时定子的导纳特性 75
5.3 匹配电路对电机定子电学特性的影响 78
5.4 驱动电源的电感匹配 81
5.5 驱动电源设计中其他应注意的问题 83
5.6 本章小结 85
第六章 超声电机非线性特性的研究 87
6.1 引言 87
6.2 超声电机中的一些非线性现象浅析 87
6.2.1 压电陶瓷的非线性特性引起的超声电机非线性现象 88
6.2.2 压电陶瓷的温度变化所引起的非线性现象 90
6.2.3 由于接触引起的非线性现象 91
6.2.4 驱动电路的非线性 92
6.3 超声电机定子的非线性振动分析 93
6.3.1 超声电机定子的非线性振动求解 93
6.3.2 超声电机定子的非线性振动对超声电机性能的影响 96
6.4 本章小结 99
第七章 全文总结 101
7.1 本文的主要工作和贡献 101
7.2 进一步研究的课题 102
参考文献 104
致谢 112
在学期间的研究成果及发表的学术论文 113
附录A 定子非线性振动的求解推导 114