空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法技术

本发明专利技术提供一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法，在检测得到空间调相环形行波电机由于结构误差导致的波幅偏差和空间相位偏差的基础上，利用空间调相环形行波超声波电机具有产生不同空间相位、不同幅值的驻波的能力，分别对波幅偏差偏离和空间相位差偏离进行消除校正或补偿校正，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。该方法通过合理选择波幅偏差偏离Δc的校正方式和空间相位差偏离Δx的校正方式，使空间调相环形行波超声波电机结构误差校正后输出尽可能大，并且电机四相的最大电压幅值尽量小。能够在保证校正后输出特性的一致性基础上，降低校正方案对电机陶瓷耐压的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法。
技术介绍
环形行波超声波电机的两相压电陶瓷在定子上产生两相时间相位互差的驻波，当电机结构完全对称时，两相驻波幅值相等，空间相位也相差其在定子中合成一个“纯”行波。但电机结构总存在误差，这将使两相驻波波幅不相等，空间相位差也偏离定子中的合成波形不是理想的行波，而是一个包含行波分量和驻波分量的复合波。相较于理想情况，行波分量下降，从而降低电机运行效率。现对结构误差导致的两相驻波幅值偏离Δc和空间相位差偏离Δx进行校正的方案各有两种。对B3相和B4相电压幅值进行相反方向的调节可以实现对Δx消除校正，或对A1相和A2相电压幅值进行相反方向的调节可以实现对Δx补偿校正。在完成对Δx的校正后，同比例调节B3相和B4相电压幅值可以实现对Δc的消除校正，或同比例调节A1相和A2相电压幅值可以实现对Δc的补偿校正。因此，无论Δx还是Δc的校正方式均有两种校正方式可选。为了保证工业上的一致性，应从电机输入输出等要求出发对其进行优化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法，通过合理选择Δc的校正方式和Δx的校正方式，使空间调相环形行波超声波电机结构误差校正后输出尽可能大，并且电机四相的最大电压幅值尽量小；能够在保证校正后输出特性的一致性基础上，降低校正方案对电机陶瓷耐压的要求，解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术的技术解决方案是：一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法，在检测得到空间调相环形行波电机由于结构误差导致的波幅偏差和空间相位偏差的基础上，利用空间调相环形行波超声波电机具有产生不同空间相位、不同幅值的驻波的能力，分别对波幅偏差和空间相位偏差进行消除校正或补偿校正，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。进一步地，对空间相位偏差进行校正，具体为：当α1位置的振幅大于β1位置的振幅时，在B相对Δx进行消除校正；当α1位置的振幅小于β1位置的振幅时，在A相对Δx进行补偿校正。进一步地，当α1位置的振幅大于β1位置的振幅，α3位置的振幅大于β3位置的振幅时，增加B3相电压幅值，减少B4相电压幅值，直至当α3位置的振幅等于β3位置的振幅时为止，完成B相驻波空间相位差偏离Δx的在线消除校正。进一步地，当α1位置的振幅大于β1位置的振幅，α3位置的振幅小于β3位置的振幅时，减少B3相电压幅值，增加B4相电压幅值，直至当α3位置的振幅等于β3位置的振幅时为止，完成B相驻波空间相位差偏离Δx的在线消除校正。进一步地，当α1位置的振幅小于β1位置的振幅，α3位置的振幅大于β3位置的振幅时，减少A1相电压幅值，增加A2相电压幅值，直至当α3位置的振幅等于β3位置的振幅时为止，完成B相驻波空间相位差偏离Δx的在线补偿校正。进一步地，当α1位置的振幅小于β1位置的振幅，α3位置的振幅小于β3位置的振幅时，增加A1相电压幅值，减少A2相电压幅值，直至当α3位置的振幅等于β3位置的振幅时为止，完成B相驻波空间相位差偏离Δx的在线补偿校正。进一步地，α1位置位于A相驻波波节位置，β1位置位于A相驻波波幅位置。进一步地，α3位置在空间逆时针滞后于A相驻波波节位置八分之一行波波长，β3位置在空间逆时针滞后于A相驻波波幅位置八分之一行波波长。进一步地，对两相驻波空间相位差偏离Δx进行校正后再对两相驻波幅值偏离Δc进行校正。进一步地，对波幅偏差进行校正，具体为：当α1位置的振幅大于β1位置的振幅时，同比例提高A1相和A2相电压幅值，对Δc进行补偿校正；当α1位置的振幅小于β1位置的振幅时，同比例提高B3相和B4相电压幅值，对Δc进行消除校正。进一步地，孤极p1的中心线或等效中性线位于α1位置，孤极p2的中心线或等效中性线位于β1位置将孤极p1和孤极p2短路，构成新的复合孤极p5，孤极p5的中心线或等效中性线位于α3位置；将孤极p2和孤极p3短路，构成新的复合孤极p6，孤极p6的中心线或等效中性线位于β3位置。本专利技术的有益效果是：一、该种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法，能够提高空间调相环形行波超声波电机结构误差校正后输出特性的一致性。二、本专利技术通过合理选择Δc的校正方式和Δx的校正方式，使空间调相环形行波超声波电机结构误差校正后输出尽可能大，并且电机四相的最大电压幅值尽量小，降低校正方案对电机陶瓷耐压的要求。三、本专利技术能够实时在线对空间调相环形行波超声波电机结构误差导致的定子中结构误差驻波分量进行消除校正或补偿矫正。附图说明图1是本专利技术所使用的环形行波超声波电机压电陶瓷分区及电源示意图。图2是本专利技术复合孤极p5分区的示意图。图3是本专利技术复合孤极p6分区的示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法，在检测得到空间调相环形行波电机由于结构误差导致的波幅偏差和空间相位偏差的基础上，利用空间调相环形行波超声波电机具有产生不同空间相位、不同幅值的驻波的能力，分别对波幅偏差和空间相位偏差进行消除校正或补偿校正，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。如图1所示，电机工作时，在定子圆周上分布有九个波长的空间行波，如每个行波波长计为空间相位2π，整个圆周可计为空间相位18π。按逆时针方向，定义A1区压电陶瓷的起始位置为起始位置，则4π处为A1区压电陶瓷的结束位置，4π为孤极p1的起始位置，4.5π为孤极p1的结束位置，4.5π为孤极p2的起始位置，5π为孤极p2的结束位置，5π为孤极p3的起始位置，5.5π为孤极p3的结束位置，5.5π处为B3区压电陶瓷的起始位置为起始位置，9.5π处为B3区压电陶瓷的结束位置，9.5π处为A2区压电陶瓷的起始位置为起始位置，13.5π处为A2区压电陶瓷的结束位置，13.5π为孤极p4的起始位置，14π为孤极p4的结束位置，14π处为B4区压电陶瓷的起始位置为起始位置，18π处为B4区压电陶瓷的结束位置。空间调相环形行波超声波电机的压电陶瓷包括A1区压电陶瓷、A2区压电陶瓷、B3区压电陶瓷和B4区压电陶瓷，A1区压电陶瓷、A2区压电陶瓷、B3区压电陶瓷和B4区压电陶瓷中各含有四个压电陶瓷极化分区，极化分区的宽度为空间位长度均是二分之一基波波长。A1区压电陶瓷、A2区压电陶瓷、B3区压电陶瓷和B4区压电陶瓷中内部的极化分区沿逆时针方向均是按“+－+－”方向进行极化的，孤极p1、孤极p2、孤极p3和孤极p4按同按“+”或同按“－”方向极化。“+”表示正向极化，“－”表示反向极化，对极化的正方向可自由定义，仅要求其垂直于陶瓷平面即可。如图2所示，4π为孤极p5的起始位置，5π为孤极p5的结束位置，孤极p5是由孤极p1孤极p2短路而成。如图3所示，4.5π为孤极p5的起始位置，5.5π为孤极p6的结束位置，孤极p6是由孤极p2孤极p3短路而成。电源表达式描述为电源一1为acosωt、电源二2为-acosωt、电源三3为asinωt、电源四4为asinωt；a为所有电源的电压幅值大小，为标么值。理想情况下四个电源在定子上激发四个驻波，其表达式为：空间调相环形行波超声波电机A相驻波有A1相驻波和A2相驻波合成，B相驻波由B1相驻波和B2相驻波合成，时间相位相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方式的选择，其特征在于：在检测得到空间调相环形行波电机由于结构误差导致的波幅偏差和空间相位偏差的基础上，利用空间调相环形行波超声波电机具有产生不同空间相位、不同幅值的驻波的能力，在校正结构误差驻波的过程中，通过选择两相驻波幅值偏离Δc的校正方式和两相驻波空间相位差偏离Δx的校正方式，使空间调相环形行波超声波电机结构误差校正后输出尽可能大，并且电机四相的最大电压幅值尽量小。

【技术特征摘要】
1.一种空间调相环形行波电机结构误差在线校正方式的选择，其特征在于：在检测得到空间调相环形行波电机由于结构误差导致的波幅偏差和空间相位偏差的基础上，利用空间调相环形行波超声波电机具有产生不同空间相位、不同幅值的驻波的能力，在校正结构误差驻波的过程中，通过选择两相驻波幅值偏离Δc的校正方式和两相驻波空间相位差偏离Δx的校正方式，使空间调相环形行波超声波电机结构误差校正后输出尽可能大，并且电机四相的最大电压幅值尽量小。2.如权利要求1所述的空间调相环形行波电机结构误差在线校正方法，其特征在于：对空间相位偏差进行校正，具体为：当α1位置的振幅大于β1位置的振幅时，在B相对Δx进行消除校正；当α1位置的振幅小于β1位置的振幅时，在A相对Δx进行补偿校正。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：陆旦宏，张津杨，郝思鹏，胡霞，蒋春容，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32