[發明專利]改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法

在審

• 申請號: 202010970472.5
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112100849A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 張津楊;任香亭;蔣春容;陸旦宏;郝思鵬
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;H02N2/00;H02N2/10;G06F119/14
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

1.一種改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1、給定徑向駐波型超聲波電機的基本參數；

步驟2、計算變形角度和接觸界面力；

步驟3、給定負載轉矩T_load和計算截止時間t_end，其中t_end≥3ms，設置求解時間t初始值為0；

步驟4、確定定子振動速度方程；

步驟5、確定定轉子接觸摩擦力方程；

步驟6、確定轉子轉速方程；

步驟7、聯合求解步驟4、5、6中的方程，記錄與時間t相對應的轉子轉速；

步驟8、判斷t的大小，若tt_end，則將t的值增加Δt，其中0Δt≤0.5×10^-7s，并執行步驟4；否則，結束計算。

2.如權利要求1所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：步驟1中，徑向駐波型超聲波電機的基本參數包括：轉子內半徑r、定子環外半徑r₁、彈性葉片長度l、彈性葉片安裝傾斜角β、彈性葉片的彈性模量E、彈性葉片截面慣性矩I、彈性葉片數量n、彈性葉片與轉子間的摩擦系數μ_d、定轉子接觸界面的剛度系數σ、轉子的轉動慣量J、定子振動的頻率f_s、定子的一階徑向振幅W。

3.如權利要求2所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：步驟2中，變形角度包括彈性葉片彎曲角和彈性葉片彎曲變形后與定子徑向的夾角α，接觸界面力包括彈性葉片的彎曲變形力F_p、驅動力F_Cdrive和阻礙力F_Cblock。

4.如權利要求3所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：α、F_p、F_Cdrive和F_Cblock的計算公式如下：

5.如權利要求4所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：步驟4中，定子振動速度方程為：

其中，v_s為定子振動速度。

6.如權利要求5所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：步驟5中，定轉子接觸摩擦力方程為：

其中，F_f為定轉子接觸摩擦力，N為轉子轉速，F_C的取值為：

7.如權利要求6所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：步驟6中，轉子轉速方程為：

8.如權利要求1-7任一項所述的改進的徑向駐波型超聲波電機轉矩轉速特性計算方法，其特征在于：通過在步驟3中，給電機設定不同的負載轉矩值，由步驟4、5、6、7、8，分別計算時間t從0增加到t_end過程中的轉子轉速，與時間t的最后一個取值相對應的轉子轉速即為穩態值的轉子轉速，從而通過分別計算得到電機的穩態轉速，進而得到電機的轉矩-穩態轉速曲線。