空间调相环形行波电机结构误差在线消除校正方法技术

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消除校正方法，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，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量；该方法通过调节空间调相环形行波超声波电机的B3相和B4相电压幅值，消除由于结构误差导致的B相驻波幅值偏离Δc和空间相位差偏离Δx，使B相驻波波幅与A相驻波相等，B相驻波空间相位与A相驻波错开90°。此时电机定子中的合成波形将全部为行波，由于电机结构误差导致的结构误差驻波得到消除，提升了电机的性能。

【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消除校正方法。
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。空间调相环形行波超声波电机具有生成不同空间相位不同幅值的驻波的能力，利用这种能力，理论上可以对于由于电机结构误差导致的驻波分量进行校正。但是由于非线性等因素，多孤极及复合孤极技术只能定性检测Δc和Δx偏离0的方向，无法准确获得结构误差驻波分量的表达式，因此通过直接生成校正驻波进行校正是不可行的，只能通过连续反复的检测-校正这一过程进行校正。
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消除校正方法，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，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消除校正方法，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，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。进一步地，检测空间调相环形行波电机由于结构误差导致的空间相位偏差，具体为：将孤极p1和孤极p2短路，构成新的复合孤极p5，检测以α3为中心位置的半个波长的定子圆周上的定子振幅；将孤极p2和孤极p3短路，构成新的复合孤极p6，检测以β3为中心位置的半个波长的定子圆周上的定子振幅；比较空间两个位置α3、β3定子振幅的差异，通过α3、β3位置定子振幅的差异判断两相驻波的空间相位差偏离的角度Δx方向。进一步地，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，具体为：比较空间两个位置α1、β1定子振幅的差异，通过α1、β1位置定子振幅的差异判断两相驻波的波幅差偏离Δc的方向。进一步地，空间相位偏差进行消除校正是根据实时的B相驻波空间相位差偏离Δx，对B3相电压幅值和B4相电压幅值进行大小相等、方向不同的调节，以消除B相驻波空间相位差偏离Δx。进一步地，空间相位偏差进行消除校正，具体为：当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的在线消除校正；当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的在线消除校正。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，波幅偏差的消除校正是在消除B相驻波空间相位偏离Δx后，根据实时的B相驻波幅值偏离Δc，对B3相电压幅值和B4相电压幅值进行方向相同的同比例调节，以消除B相驻波幅值偏离Δc。进一步地，对波幅偏差进行消除校正，具体为：当α1位置的振幅大于β1位置的振幅时，同比例减少B3相合B4相电压幅值，直到α1位置的振幅等于β1位置的振幅时为止，完成B相驻波幅值偏离的在线消除校正；当α1位置的振幅小于β1位置的振幅时，同比例增加B3相合B4相电压幅值，直到α1位置的振幅等于β1位置的振幅时为止，完成B相驻波幅值偏离的在线消除校正。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，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消除校正方法，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。二、本专利技术通过调节空间调相环形行波超声波电机的B3相和B4相电压幅值，消除由于结构误差导致的B相驻波幅值偏离Δc和空间相位差偏离Δx，使B相驻波校正为：即B相驻波波幅与A相驻波相同，空间相位与A相驻波相差此时电机定子中的合成波形将全部为行波，由于电机结构误差导致的结构误差驻波得到消除，提升了电机的性能。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消除校正方法，在已知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，本方案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，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。以如附图1所示的，在定子圆周上分布有九个基波波长的空间行波的非对称陶瓷分区的空间调相环形行波超声波电机为例进行说明，对于各种环形行波超声波电机均有相类似的方法和结论。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acos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消除校正方法，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，分别对波幅偏差和空间相位偏差进行消除校正，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。

【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消除校正方法，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，分别对波幅偏差和空间相位偏差进行消除校正，以校正定子中由于结构误差导致的驻波分量。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消除校正方法，其特征在于：空间相位偏差进行消除校正是根据实时的B相驻波空间相位差偏离Δx，对B3相电压幅值和B4相电压幅值进行大小相等、方向不同的调节，以消除B相驻波空间相位差偏离Δx。3.如权利要求2所述的空间调相环形行波电机结构误差在线消除校正方法，其特征在于：空间相位偏差进行消除校正，具体为：当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的在线消除校正；当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的在线消除校正。4.如权利要求3所述的空间调相环形行波电机结构误差在线消除校正方法，其特征在于：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...

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