材料化学专题教育课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 超声电机理论和应用超声电机理论和应用 第一讲第一讲 概述概述 第1页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1第一讲概述第一讲概述 1.1 1.1 课程设置目标和要求课程设置目标和要求目：l 对超声电机原理、结构及其设计方法有一个系统知识；对超声电机原理、结构及其设计方法有一个系统知识；l 对对超声电机超声电机当前应用及其应用前景有一个大约认识；当前应用及其应用前景有一个大约认识；l 对当前超声电机存在问题有一个深入了解对当前超声电机存在问题有一个深入了解;l 为硕士们下一阶段从事超声电机研究奠定基础。为硕士们下一阶段从事超声电机研究奠定基础。要求：要求：l 对书要求仔细阅读，发觉问题，开展讨论；对书要求仔细阅读，发觉问题，开展讨论；l 开展讨论式教学，踊跃讲话；开展讨论式教学，踊跃讲话；l 理论联络实际，要多看，多动手做试验。理论联络实际，要多看，多动手做试验。1.引言第2页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.11.2 1.2 本讲主要内容本讲主要内容l超声电机定义和基本原理超声电机定义和基本原理超超l超声电机特点和分类超声电机特点和分类l超声电机国内外发展及应用超声电机国内外发展及应用l超声电机在本研究所发展和应用超声电机在本研究所发展和应用l超声电机技术应用前景超声电机技术应用前景l当前超声电机急需处理技术难题当前超声电机急需处理技术难题l本研究所正在进行主要课题本研究所正在进行主要课题本讲参考资料：赵淳生著 超声电机技术与应用 北京 科学出版社.9.第1章第3页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 超声电机超声电机(Ultrasonic motor,Ultrasonic wavewave motor USM)：l 一个全新概念微特电机。一个全新概念微特电机。l 利用压电材料逆压电效应，激发弹性体在超声频段内微幅利用压电材料逆压电效应，激发弹性体在超声频段内微幅 振动，并经过定、转子（动子）之间摩擦作用振动，并经过定、转子（动子）之间摩擦作用,将其振动转将其振动转 换成转子（动子）旋转（直线）运动。换成转子（动子）旋转（直线）运动。l 从能量转换观点看，它是一个能量变换器。从能量转换观点看，它是一个能量变换器。2.超声电机定义和基本原理2.1 2.1 定义定义电能电能逆压电效应振动能振动能摩擦作用单方向运动能单方向运动能 Vibration motor,Piezoelectric motor Piezomotor第4页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1传统电机传统电机 电磁效应电磁效应超声电机超声电机 逆压电效应超声振动逆压电效应超声振动 突破了传统电机概念：突破了传统电机概念：转动机理图转动机理图压电效应压电效应逆压电效应逆压电效应 2.2 2.2 基本原理基本原理第5页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1结构分解图结构分解图转动机理图转动机理图结构分解图结构分解图第6页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1转转 子子椭圆运动椭圆运动行波行波椭圆运动椭圆运动第7页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 3.3.超声电机特点与分类超声电机特点与分类 3.1 3.1 特点特点*扭矩扭矩扭矩扭矩/重量比大（重量比大（重量比大（重量比大（为电磁电机为电磁电机为电磁电机为电磁电机 5-10 5-10 5-10 5-10 倍倍倍倍)；*不需减速齿轮箱，就能实现低速大扭矩；不需减速齿轮箱，就能实现低速大扭矩；不需减速齿轮箱，就能实现低速大扭矩；不需减速齿轮箱，就能实现低速大扭矩；*响应快响应快响应快响应快(毫秒级毫秒级毫秒级毫秒级)，控制性能好；，控制性能好；，控制性能好；，控制性能好；快速响应演示装置快速响应演示装置 响应特征比较响应特征比较第8页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1电磁电机与超声电机电磁电机与超声电机效率与尺寸关系效率与尺寸关系 *电磁兼容性好；电磁兼容性好；电磁兼容性好；电磁兼容性好；*噪声小（噪声小（噪声小（噪声小（在在在在 100 mm 100 mm 100 mm 100 mm 之内，之内，之内，之内，45 dB 45 dB 45 dB 45 dB）；）；）；）；*可在真空和低温下工作；可在真空和低温下工作；可在真空和低温下工作；可在真空和低温下工作；*形状多样化：形状多样化：形状多样化：形状多样化：圆形、方形、圆环形和圆柱形等；圆形、方形、圆环形和圆柱形等；圆形、方形、圆环形和圆柱形等；圆形、方形、圆环形和圆柱形等；*超声电机效率不随尺寸减小而下降超声电机效率不随尺寸减小而下降。第9页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1分类方法分类方法类型类型波传输方式行波型、驻波型行波型、驻波型运动输出方式运动输出方式旋转型、直线型旋转型、直线型定、转子接触方式接触式、非接触式接触式、非接触式压电元件对定子激振方式共振式、非共振式共振式、非共振式转子运动自由度数单自由度、多自由度单自由度、多自由度按面外和面内振动按面外和面内振动面外模态、面内模态面外模态、面内模态定子结构形式板式、环式、杆式、壳体式板式、环式、杆式、壳体式 3.2 3.2 超声电机分类超声电机分类*以其振动特征来进行分类：纵振电机、纵以其振动特征来进行分类：纵振电机、纵/弯电机、纵弯电机、纵/扭扭 电机、弯电机、弯/弯电机和基于面内振动模态超声电机。弯电机和基于面内振动模态超声电机。第10页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 4.4.超声电机国内外发展与应用超声电机国内外发展与应用 4.1 4.1 国外发展国外发展l19481948年，年，Williams Williams 和和 Brown Brown 申请了第申请了第1 1个个“压电马达压电马达”专利专利；l1973年年,IBM企业企业 H.V Barth 提出超声机原理性样机；提出超声机原理性样机；l1976年，前苏联年，前苏联 V.V.Lavineneco 等人提出超声机原理性样机；等人提出超声机原理性样机；l8080年代早期日本指田年生（年代早期日本指田年生（SashidaSashida）制造出驻波和行波型样机；）制造出驻波和行波型样机；l9090年代早期日本年代早期日本CanonCanon企业将行波超声电机应用于摄影机；企业将行波超声电机应用于摄影机；l2020世纪末，美、德、世纪末，美、德、韩国韩国等国家开始究；等国家开始究；l2121进世纪开始，法国、英国、瑞士、土耳其等也开始研究。进世纪开始，法国、英国、瑞士、土耳其等也开始研究。当前还是日本事先，美国其次。当前还是日本事先，美国其次。第11页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.14.2 4.2 超声电机在国外应用超声电机在国外应用第12页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1日本日本第13页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1Canon 超声电机用于摄影机超声电机用于摄影机杆型超声电机环型超声电机应用杆型超声电机摄影机 应用环型超声电机摄影机第14页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 超声电机超声电机应用在其它领域举例应用在其它领域举例汽车坐椅头靠汽车坐椅头靠 用于彩色复印机用于彩色复印机 用于磁悬浮列车用于磁悬浮列车第15页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 超声电机超声电机 用于机器手用于机器手Master handSlave hand第16页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1Piezoelectric Impact Actuator for manipulating the cell in artificial fertilization(Univ.of Tokyo,Nano Control)冲击式直线冲击式直线超声电机超声电机 直线型超声电机应用医疗系统直线型超声电机应用医疗系统第17页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 超声电机在微型机器人和超声电机在微型机器人和空中机器上空中机器上应用应用微微型型机器机器人人空中机器人空中机器人 (日本 Epson（株）企业超薄型超声电机,重：0.89 g，厚：0.4 mm)第18页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 Seiko Epson Micro Aerial Vehicle with four USMs第19页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 美国美国 20世纪末，世纪末，美国美国开始究，发展得最快，应用领域也开始究，发展得最快，应用领域也最广：最广：大学：大学：MIT，Stanford，Berkeley，Wisconsin,Penn.State 国防部门：国防部门：NASA,JPL,DARPA（Defense Advanced Research Project Agency).美国超声电机主要应用武器装备和航空天领域。美国超声电机主要应用武器装备和航空天领域。第20页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1美国己将它应用火星探测器美国己将它应用火星探测器，如在如在 Mars ArmII Mars ArmII上使用了上使用了4 4个超声电机：个超声电机：1 1个电机堵转扭矩个电机堵转扭矩0.05Nm0.05Nm；另外另外3 3个堵转扭矩为个堵转扭矩为0.68Nm0.68Nm。比同等功效电磁电机轻。比同等功效电磁电机轻 40%40%应用于火星机器手应用于火星机器手 Mars Arm-II Mars Arm-II在在RoverRover上作动器上作动器/电机分布电机分布第21页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 美国在微型飞行器、导弹和核弹头上也都使用美国在微型飞行器、导弹和核弹头上也都使用了超声电机。了超声电机。美国美国AlliedSignalAlliedSignal企业已批量生产行波型旋企业已批量生产行波型旋转超声转超声 电机，专供美国军方使用。电机，专供美国军方使用。应用于应用于CalileoCalileo航航天器摄影系统天器摄影系统核弹头保护装置核弹头保护装置人造卫星人造卫星昆虫飞行器昆虫飞行器第22页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1第23页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1用于手机摄影机微型超声电机结构模型用于手机摄影机微型超声电机结构模型 有微型超声电机手机有微型超声电机手机 第24页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.14.3 4.3 国内发展和应用国内发展和应用l 20 20世纪末，清华大学、南航大、吉林大学、哈工大、浙大、中世纪末，清华大学、南航大、吉林大学、哈工大、浙大、中 科院长春科院长春 光机所光机所 l 1989 1989年，清华大学周铁英教授申请了首个年，清华大学周铁英教授申请了首个“钳位微动马达钳位微动马达”创造专利；创造专利；l 1995.12.1995.12.南航大研制成功首台实际能运行旋转型行波超声南航大研制成功首台实际能运行旋转型行波超声 电机，电机，1996.1,1996.1,在航空总企业主持下，经过了以冯纯伯院士在航空总企业主持下，经过了以冯纯伯院士 为首教授组判定；为首教授组判定；l 1999.5 1999.5 在南航大主持召开了在南航大主持召开了“首次全国超声电机技术研讨会首次全国超声电机技术研讨会”；l.5 .5 在浙大召开了在浙大召开了“全国第三次超声波电机理论和应用技全国第三次超声波电机理论和应用技 术研讨会术研讨会”；l.9.12-14 .9.12-14 在南航大主持召开了在南航大主持召开了“第四届国际压电材料及其第四届国际压电材料及其 在作动器上应用研讨会在作动器上应用研讨会”第25页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1全国第三届超声波电机理论和应用技术研讨会全体教授与代表全国第三届超声波电机理论和应用技术研讨会全体教授与代表第26页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1第27页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1第28页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1第29页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.15.5.超声电机在本研究所发展和应用超声电机在本研究所发展和应用 5.1 5.1 发展概况发展概况 1992-1994年，赵淳生教授参加了美国MIT航空航天系、电机与计算机 系超声电机研究工作；1994 年回国，1995年初组织了“超声电机研究”课题组；1997 年成立了南航大超声电机研究中心；2000 年在南航大成立了全国唯一“江苏超声电机工程研究中心”；先后取得 17 项各类基金项目（其中包含四项国家自然科学基金面上 项目和一项重点项目、一项863项目、一项总装备部重点项目）；先后研制了20 种含有自主知识产权新型超声电机及驱动器；已授权和公开超声电机技术国家创造专利共 36 项；已培养出一批博士后、博士生等高技术人才；在国内外杂志和会议上发表论文 300 多篇；，“超声电机研究”获国防科技一等奖；年，“新型超声电机技术”获国家技术创造二等奖。第30页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(1)提出较为准确旋转型行波超声电机机电耦合提出较为准确旋转型行波超声电机机电耦合动力学模型，包含：动力学模型，包含：l 建立了较完整地反应定子结构特点半解析动力学模型；建立了较完整地反应定子结构特点半解析动力学模型；l 提出了考虑定子齿和径向滑动三维接触模型；提出了考虑定子齿和径向滑动三维接触模型；l 提出了旋转型行波超声电机定提出了旋转型行波超声电机定/转子新粘弹性接触模型；转子新粘弹性接触模型；l 提出了基于刚体动力学柔性转子动力学模型。提出了基于刚体动力学柔性转子动力学模型。1010多年来，我们对超声电机机电耦合动力学模型、结构参数多年来，我们对超声电机机电耦合动力学模型、结构参数优化设计、驱动与控制技术、超声电机所用关键材料以及新型超优化设计、驱动与控制技术、超声电机所用关键材料以及新型超声电机运动机理和研发等方面进行了深入、系统研究，取得了一声电机运动机理和研发等方面进行了深入、系统研究，取得了一些创新性研究结果，处理了超声电机中一些基础性课题：些创新性研究结果，处理了超声电机中一些基础性课题：5.2 5.2 超声电机理论和试验方面进展超声电机理论和试验方面进展第31页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 综合定子半解析模型、三维接触模型以及转子模型，综合定子半解析模型、三维接触模型以及转子模型，导得了整个旋转型行波超声电机较为准确机电耦合动力导得了整个旋转型行波超声电机较为准确机电耦合动力学模型，並指出只有考虑三维接触机理电机模型，才能学模型，並指出只有考虑三维接触机理电机模型，才能较真实反应电机机械特征。较真实反应电机机械特征。超声电机转速超声电机转速-扭矩曲线扭矩曲线 超声电机效率超声电机效率-扭矩曲线扭矩曲线 第32页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(2)提出行波型旋转超声电机优化设计方法提出行波型旋转超声电机优化设计方法 依据所建立旋转型行波超声电机机电耦合动力学模型，依据所建立旋转型行波超声电机机电耦合动力学模型，综合利用有限元法、结构动力学修改、灵敏度分析技术和优综合利用有限元法、结构动力学修改、灵敏度分析技术和优化计算方法，提出了行波超声电机一整套优化设计方法，包化计算方法，提出了行波超声电机一整套优化设计方法，包含：含：l 提出结构参数优化设计方法；提出结构参数优化设计方法；l 提出超声电机定子二相模态频率一致调整方法；提出超声电机定子二相模态频率一致调整方法；l 提出超声电机定子工作模态与非工作模态分离方法；提出超声电机定子工作模态与非工作模态分离方法；l 提出杆式旋转型行波超声电机定子优化设计方法；提出杆式旋转型行波超声电机定子优化设计方法；l 提出用柔性转子降低径向滑动摩擦及其设计方法；提出用柔性转子降低径向滑动摩擦及其设计方法；l 研发出旋转型行波超声电机性能仿真和设计软件。研发出旋转型行波超声电机性能仿真和设计软件。第33页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 软件主界面 参数输入界面 用户所要求定子工作模态 TRUM旋转型行波性能仿真及优化设计软件旋转型行波性能仿真及优化设计软件 软件功效软件功效l USM原理演示；原理演示；l 定子动态分析；定子动态分析；l 结构参数分析；结构参数分析；l 界面动力特征；界面动力特征；l 整机性能预测。整机性能预测。第34页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(3)(3)提出一个有效频率自动跟踪技术，为提出一个有效频率自动跟踪技术，为 超声电机在我国实际应用扫除了障碍超声电机在我国实际应用扫除了障碍跟踪控制后转速实测结果跟踪控制后转速实测结果超声电机转速稳定性分析超声电机转速稳定性分析第35页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(4)提出旋转型行波超声电机一个新工作模式：提出旋转型行波超声电机一个新工作模式：定电流定电流+反共振点反共振点，提升了超声电机综合性能，提升了超声电机综合性能工作频率漂移 机械谐振品质 机电耦合系数 共振和反共振频率下定子特征试验结果对比共振和反共振频率下定子特征试验结果对比 从共振频率稳定性、共振区能量损耗、机电耦合系数以及从共振频率稳定性、共振区能量损耗、机电耦合系数以及振动效果等多方面进行比较，反共振点（振动效果等多方面进行比较，反共振点（导纳最小点导纳最小点）附近）附近表现出超声电机更加好综合性能。表现出超声电机更加好综合性能。第36页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(5)开展了以超声电机为执行器定位和恒速多变开展了以超声电机为执行器定位和恒速多变量（速度、频率和相位）控制技术，为超声电机量（速度、频率和相位）控制技术，为超声电机在工程中应用给出了很好范例在工程中应用给出了很好范例l 用于二元机翼颤振抑制位置控制系统；用于二元机翼颤振抑制位置控制系统；l 用于核磁共振注射器恒速控制系统；用于核磁共振注射器恒速控制系统；l 用于机器人含糊神经网络复合控制系统；用于机器人含糊神经网络复合控制系统；l 用于便携式汽油发电机含糊控制系统；用于便携式汽油发电机含糊控制系统；l 应用于视觉目标跟踪伺服控制系统。应用于视觉目标跟踪伺服控制系统。第37页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(6)(6)提出超声电机压电陶瓷元件新极化分区方式提出超声电机压电陶瓷元件新极化分区方式 ，改进了改进了d d3333 均匀度，降低了压电陶瓷元件疲劳断均匀度，降低了压电陶瓷元件疲劳断 裂，裂，提升了超声电机效率提升了超声电机效率由压电陶瓷片极化分区老方案激励定子时所取得频率响曲线 压电陶瓷片极化分区新方案激励定子时所取得频率响曲线 第38页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(7)揭示了一些新型超声电机运动机理揭示了一些新型超声电机运动机理,研制出研制出 20 20余种新型余种新型 超声电机样机，如：超声电机样机，如：首次导出杆状旋转型行波超声电机定子端首次导出杆状旋转型行波超声电机定子端面上质点运动橢圆轨迹方程和接触角面上质点运动橢圆轨迹方程和接触角 杆状超声电机结构筒单杆状超声电机结构筒单,工艺性好，价格廉价：工艺性好，价格廉价：直径从直径从220 mm（6 种）种）定子表面质点运动橢园轨迹方程定子表面质点运动橢园轨迹方程最正确接触角最正确接触角有效椭圆有效椭圆第39页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(8)成立了摩擦材料研制室，已研制二种成立了摩擦材料研制室，已研制二种 专用于超声电机摩擦材料专用于超声电机摩擦材料l 基于粘涂法、以环氧树脂为基体摩擦材料；基于粘涂法、以环氧树脂为基体摩擦材料；l 基于静压成型、以聚四氟乙烯为基体摩擦材料；基于静压成型、以聚四氟乙烯为基体摩擦材料；当前超声电机在额定负载下使用寿命超出当前超声电机在额定负载下使用寿命超出30003000小时水小时水平。空载已运行平。空载已运行60006000小时，还在继续试验中。小时，还在继续试验中。第40页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(9)(9)全方面开展了超声电机试验研究，研发了一全方面开展了超声电机试验研究，研发了一些专用仪器设备些专用仪器设备,提出一系列关于超声电机试验提出一系列关于超声电机试验方法，在试验中发觉了相关超声电机一些科学规方法，在试验中发觉了相关超声电机一些科学规律：律：l 提出了基于小波分析超声电机瞬态特征测试方法，并研制提出了基于小波分析超声电机瞬态特征测试方法，并研制 了对应设备；了对应设备；l 改进了现有电磁电机机械特征测试系统，使之用于超声电机；改进了现有电磁电机机械特征测试系统，使之用于超声电机；l 建立了超声电机寿命试验系统建立了超声电机寿命试验系统,并取得主要数据；并取得主要数据；l 开展了超声电机在真空开展了超声电机在真空/高、低温环境下试验研究；高、低温环境下试验研究；l 开展了超声电机振动和冲击试验研究，充分证实超声电机耐振开展了超声电机振动和冲击试验研究，充分证实超声电机耐振 和耐冲击（和耐冲击（100g 以上）；以上）；l 提出消除和降低超声电机噪声办法，使提出消除和降低超声电机噪声办法，使TRUM系列超声电机噪系列超声电机噪 声声 45 dB；l 研制了预压力自动测试装置。研制了预压力自动测试装置。第41页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1(10)(10)建立样机加工试验室，为新型超声电建立样机加工试验室，为新型超声电 机研发和产业化创造良好条件机研发和产业化创造良好条件 第42页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 经过理论和试验研究，对超声电机设计和制造起了主经过理论和试验研究，对超声电机设计和制造起了主要指导作用要指导作用,大大提升了我们所研制超声电机产品性能。大大提升了我们所研制超声电机产品性能。日本产品和本中心同类产品转速日本产品和本中心同类产品转速-力矩逐年提升比较力矩逐年提升比较第43页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 将以上研究结果，撰写成专著将以上研究结果，撰写成专著“超声电机技术与应用超声电机技术与应用”已于今年九月在科学出社出版。现已在全国各地书店发行。已于今年九月在科学出社出版。现已在全国各地书店发行。字数：684000精装本定价：98元第44页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1本研究所研发部分超声电机反其应用本研究所研发部分超声电机反其应用5.3 5.3 研发超声电机及其应用研发超声电机及其应用第45页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1TRUM系列圆板式旋转型行波USM BTRUM系列圆杆式旋转型行波USM 与BTRUM系列配套驱动器与TRUM系列配套驱动器（直径100-30 mm）（直径20-2mm）第46页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1直径直径2mm2mm超声电机超声电机 直径直径5mm5mm单晶体超声电机单晶体超声电机 直径直径10mm10mm超声电机超声电机 第47页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1研制出一些特殊超声电机研制出一些特殊超声电机 用于 XX 发动机试车三自由度型超声电机 用于 XX 系统超声电机 模态转换型超声电机带编码器型超声电机压电单晶体材料超声电机第48页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1压电式非接触压电式非接触型超声电机型超声电机TRUM 用于便携用于便携发电机流量控制系发电机流量控制系统统TRUM-67 环型超环型超声电机及驱动器声电机及驱动器第49页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1TRUM-45ATRUM-45A型用于二元型用于二元机乙模型颤振试验机乙模型颤振试验用普通电机控制用普通电机控制用超声电机控制用超声电机控制l 为为 xx xx 二元机翼风洞颤振模型所研发超声电机二元机翼风洞颤振模型所研发超声电机第50页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1 超声电机控制多超声电机控制多关节机器手关节机器手 二个二个TRUM型型超声电机超声电机用于移动机器人用于移动机器人 TRUM-60型超声电机型超声电机用于核磁共振注射器用于核磁共振注射器TRUMTRUM型超声电机型超声电机用于用于xxxx监测系统监测系统第51页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1二腿式直线型超声电机二腿式直线型超声电机 二轮式直线型超声电机V形直线型超声电机单自由度直线运动台第52页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1三自由度运动台三自由度运动台单自由度直线运动台单自由度直线运动台 二自由度直线运动台二自由度直线运动台第53页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.16.6.超声电机技术应用前景超声电机技术应用前景l 航空航天器航空航天器 卫星、宇宙飞船、登月车、变形飞机等卫星、宇宙飞船、登月车、变形飞机等l 武器系统武器系统 导弹、原子弹开锁装置、核潜艇等导弹、原子弹开锁装置、核潜艇等l 精密仪器设备精密仪器设备 照机机、手机、天文望远镜、激光平台等照机机、手机、天文望远镜、激光平台等l 交通工具交通工具 汽车、火车、磁悬浮列车等汽车、火车、磁悬浮列车等l 生物工程医疗设备生物工程医疗设备 核磁共振、内窥镜、心脏启拨器等核磁共振、内窥镜、心脏启拨器等l半导体制造业半导体制造业 芯片制造运动平台、光纤焊接和封装等芯片制造运动平台、光纤焊接和封装等第54页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.17.7.当前超声电机急需处理技术难题当前超声电机急需处理技术难题l 稳定性、可靠性稳定性、可靠性l 寿命寿命l 极端环境下工作特征极端环境下工作特征l 数字模型（机电耦合）数字模型（机电耦合）l 优化设计优化设计摩擦材料摩擦材料压电材料压电材料高、低温高、低温真空真空失重失重半解析半解析解析解析非线性非线性扭矩大扭矩大效率高效率高重量轻重量轻第55页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.18.8.本研究所正在进行主要课题本研究所正在进行主要课题l 国家自然科学基金重点项目：国家自然科学基金重点项目：压电精密致动技术基础研究压电精密致动技术基础研究l 国防基础研究项目：国防基础研究项目：微小型超声电机基础研究微小型超声电机基础研究l 江苏省自然科学基金重点项目：江苏省自然科学基金重点项目：精密压电致动器若干基础研究问题精密压电致动器若干基础研究问题l 江苏省高新技术：江苏省高新技术：环境协调型超声电机关键材料技术环境协调型超声电机关键材料技术l 国家自然科学基金面上研究项目国家自然科学基金面上研究项目 9 9 项项第56页“超声电机理论和应用超声电机理论和应用”研究生课程讲授内容研究生课程讲授内容2007.11.12007.11.1课外作业课外作业l通谈参考书通谈参考书“超声电机技术与应用超声电机技术与应用”第第 1 1 章；章；l依据超声电机特点，想一个适合应用超声电依据超声电机特点，想一个适合应用超声电机工程例子。机工程例子。第57页