應用案例

【概述】

本研究搭建超聲電機實驗系統，測試兩種驅動模式下的轉速、轉矩等輸出性能，確認備用模式能否滿足實際使用要求。

實驗名稱：雙驅動模式行波型旋轉超聲電機樣機性能測試實驗

研究方向：行波型旋轉超聲電機、壓電陶瓷冗余設計、雙驅動模式、電機可靠性、有限元仿真與樣機實驗

實驗目的：本實驗為提升行波型旋轉超聲電機在長壽命與高可靠場景下的工作穩定性，通過對壓電陶瓷組件進行冗余備份設計，構建常規驅動與備用驅動雙模式結構，驗證轉子粘貼備用壓電陶瓷后電機仍可正常運轉，并測試兩種驅動模式下的轉速、轉矩等輸出性能，確認備用模式能否滿足實際使用要求。

測試設備：

1、信號發生器：輸出特定頻率、幅值與相位差的低壓驅動信號，為功放提供激勵源。

2、功率放大器：將低壓驅動信號放大至高壓，驅動壓電陶瓷產生振動。

3、多普勒激光測振儀：非接觸式測量轉子振動模態、諧振頻率與振幅，驗證仿真結果。

4、扭矩傳感器：實時采集電機輸出轉矩數據，用于繪制轉矩–速度特性曲線。

5、數據采集器：同步采集轉速、轉矩、電壓等信號，實現實驗數據的記錄與分析。

6、磁滯制動器：提供可控負載，模擬實際工況，用于測試電機帶載運行性能。

7、有限元仿真軟件：完成電機模態、諧響應與動力學分析，優化結構參數。

圖1試驗平臺示意圖

實驗過程：

先通過ANSYS與ADINA完成電機模態、諧響應及動力學仿真，確定轉子結構參數；隨后加工裝配雙驅動模式樣機，利用多普勒測振儀完成轉子振動模態與頻響測試，再搭建由信號源、功放、扭矩傳感器、磁滯制動器組成的測試平臺，分別在常規驅動與備用驅動模式下施加500V驅動電壓，測量空載轉速、堵轉轉矩及力矩–速度特性。

實驗結果：

實驗測得常規驅動模式下最大空載轉速50r/min、堵轉轉矩1.3N?m，備用驅動模式下最大空載轉速45r/min、堵轉轉矩1.1N?m，備用模式輸出性能略低于常規模式，但仍可滿足多數應用場景的驅動需求，成功驗證了雙驅動冗余結構的可行性與可靠性。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

1.高電壓與大功率輸出——保障驅動電壓，支撐樣機實現高負載穩定輸出

2.寬頻帶與高線性度——精準匹配超聲電機諧振頻率，確保雙模式性能對比客觀

3.四象限輸出與高穩定性——從容應對容性負載挑戰，保障長時可靠性測試

【推薦產品】：ATA-2000系列高壓放大器

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標參數

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