[發明專利]超聲電機磨損失效壽命的快速確定方法

有效

• 申請號: 201610425804.5
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN106646221B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 黃首清;劉守文;馬龍;鄭會明;胡芳;李樹鵬;馬騰飛;張稚杰
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種超聲電機磨損失效壽命的快速確定方法，即在加速應力下進行超聲電機的加速壽命試驗，監測磨損過程的全壽命周期中摩擦材料磨損量、轉子轉速、定子溫度、摩擦轉矩、失效時間等參數；在加速壽命試驗進行的同時，進行正常應力下超聲電機的壽命試驗，監測磨損過程中摩擦材料磨損量等參數，在加速應力下所有電機失效后停止正常應力下的超聲電機壽命試驗；基于定子行波速度解析表達式計算定子行波速度并基于超聲電機的定/轉子接觸模型獲得轉子受到接觸面的軸向力等壽命試驗過程中不易測得的參數；根據加速因子和加速應力下的磨損失效時間反推正常應力下超聲電機的使用壽命。在加速應力下，壽命試驗耗時較短，起到快速確定壽命的目的。

技術領域

本發明屬于非電轉動類產品加速壽命試驗技術領域，具體來說，本發明涉及一種超聲電機磨損失效壽命的快速確定方法。

背景技術

參考中國專利201020219439.0所公布的“旋轉型行波超聲電機”以及趙淳生著作《超聲電機技術與應用》等文獻，超聲電機(在本發明中指行波型超聲電機)主要由定子(包括彈性體和壓電陶瓷等)、轉子(包括摩擦材料和轉子圓盤、轉軸等)等組成，其工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應，激發彈性體在超聲頻段內的微幅振動，在定子上形成行波，通過定/轉子之間(具體來說是彈性體齒面與摩擦材料之間)的摩擦作用將振動轉化為轉子的旋轉運動，輸出功率，驅動附負載。

與傳統電磁電機不同，超聲電機由壓電陶瓷驅動，無需線圈和變速機構，具有質量輕、體積小、無磁場、單位能量密度高等優點。因此，超聲電機在工業、國防、機器人、汽車、辦公設備等方面的應用前景是巨大的，例如：

照相機、攝像機的鏡頭自動調焦驅動；

軍用望遠鏡自動調焦；

計算機硬盤和光盤驅動與定位；

小汽車中的自動控制；

導彈、軍用武器裝備的自動瞄準與目標跟蹤；

微小衛星掃描驅動裝置；

微型機器人驅動，軍事偵察用微型機械蟲和微型直升機驅動；

微型醫療器件；

微型機械。

在航天領域，超聲電機已經開始應用于火星車、月球車等航天領域，是新產品、新技術航天應用的典型代表，備受各國航天界重視。

但是，超聲電機的進一步廣泛應用仍存在制約。超聲電機依靠摩擦力來傳遞力矩，磨損是必然存在的。在行波超聲電機的結構設計中，磨損主要表現為摩擦材料的磨損，其磨損是由于定子對摩擦材料的反復作用造成的。磨損導致的失效是超聲電機最常見的失效形式，摩擦材料的磨損是影響和制約著超聲電機的使用壽命及可靠性的主要原因。因此，對超聲電機的壽命評估主要基于其摩擦材料磨損這一失效形式。

超聲電機在惡劣環境中長期可靠應用以及進一步發展超聲電機技術都離不開壽命預測技術。考慮到超聲電機技術進步及工作壽命延長的現狀，傳統的1:1時間的壽命試驗耗時過久，已經不能滿足航空航天和國防任務的即時性和快速部署的需求。超聲電機壽命的快速確定技術已經成為促進超聲電機進一步應用和快速部署的關鍵技術，并可以大大節約試驗成本。目前，非電產品的加速壽命試驗技術目前尚不成熟，一般通過失效物理方法針對具體產品做出具體分析，研究難度較高。

作為轉動類非電產品的典型代表，突破超聲電機磨損失效壽命的快速確定技術不僅將填補一項技術空白，還將促進超聲電機技術的發展和快速部署,具有非常重要的實用價值。