基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法技术

本发明专利技术公开了基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，所述方法包括：获取环形行波型超声波电机的基本参数；基于环形行波型超声波电机的基本参数和预设的转子转速N的值，得到定转子动态摩擦应力方程；根据定转子动态摩擦应力方程，计算与转子转速N相对应的电机输出转矩T

【技术实现步骤摘要】
基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法


[0001]本专利技术涉及基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，属于超声波电机


技术介绍

[0002]超声波电机利用压电陶瓷的逆压电效应将高频交流电转换为金属弹性体的超声振动，然后通过接触摩擦将金属弹性体的超声振动转换为转子或动子的旋转或直线运动。超声波电机具有诸多优点，如低速大转矩、断电自锁、动态响应快等。环形行波超声波电机是最常见的超声波电机类型之一。
[0003]转矩转速特性是超声波电机的重要性能之一。由于涉及到接触、摩擦等复杂的非线性问题，使得超声波电机的转矩转速特性计算困难。如何有效地在电机的设计阶段计算电机的转矩转速特性，以便分析和优化电机的性能，是环形行波超声波电机设计和优化亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，能够在环形行波超声波电机的设计分析阶段有效地计算出电机的转矩转速特性。为达到上述目的，本专利技术是采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，其特征在于，包括：获取环形行波型超声波电机的基本参数；基于环形行波型超声波电机的基本参数和预设的转子转速N的值，得到定转子动态摩擦应力方程；根据定转子动态摩擦应力方程，计算与转子转速N相对应的电机输出转矩T
L
；判断与转子转速N相对应的电机输出转矩T
L
的大小，若T
L
＞0，重置转子转速N的值并计算与转子转速N相对应的电机输出转矩T
L
；若T
L
≤0，结束计算；根据计算过程中所有转子转速N及其相对应的电机输出转矩T
L
，确定环形行波型超声波电机的转矩转速特性。2.根据权利要求1所述的基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，其特征在于，所述环形行波型超声波电机的基本参数，包括：摩擦材料的弹性模量E、摩擦系数μ、定子振幅A、定子振动频率f、定子工作模态的波峰数n、定转子间的预压力F
n
、定转子平均接触半径r、定转子径向接触宽度b、摩擦材料厚度h、定子齿表面到中性面的距离a、定转子接触界面的单位面积刚度系数σ。3.根据权利要求1所述的基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，其特征在于，所述得到定转子动态摩擦应力方程，包括：基于环形行波型超声波电机的基本参数，计算接触开始时间；基于环形行波型超声波电机的基本参数和接触开始时间，计算库伦摩擦应力；基于环形行波型超声波电机的基本参数，计算定转子相对运动速度；根据计算得到的库伦摩擦应力和定转子相对运动速度，得到定转子动态摩擦应力方程。4.根据权利要求3所述的基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，其特征在于，所述计算接触开始时间，通过下式进行计算：式(1)中，r为定转子平均接触半径，b为定转子径向接触宽度，E为摩擦材料的弹性模量，A为定子振幅，f为定子振动频率，h为摩擦材料厚度，F
n
为定转子间的预压力，t1为接触开始时间，且接触开始时间t1落在以下范围内：式(2)中，f为定子振动频率。5.根据权利要求3所述的基于动态摩擦力的环形行波超声波电机转矩转速特性的计算方法，其特征在于，所述计算库伦摩擦应力，通过下式进行计算：式(3)中，μ为摩擦系数，E为摩擦材料的弹性模量，A为定子振幅，f为定子振动频率，h为
摩擦材料厚度，t1为接触开始时间，t为时间，其取值范围为[0，1/f]，ε为常数，其取值不超过1
×
10
‑6N/m2，f
c
...

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