《基於熱分析技術的極端環境下超聲電機的研究和設計》是依託南京航空航天大學，由楊淋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於熱分析技術的極端環境下超聲電機的研究和設計
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊淋
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超聲電機在航天工業和半導體工業等軍民用領域中有著廣泛的套用。然而，目前的現場套用結果表明超聲電機在特殊環境中表現出溫升快、輸出力矩/力性能下降和溫度適應性較差等不利現象，嚴重製約了超聲電機在特殊環境中的套用前景。本申請從超聲電機的溫度場分布和溫度適應性及其關鍵影響因素出發，明確極端環境對其產生的具體影響及機制，內容包括：極端環境下超聲電機關鍵部件所用的材料優選；超聲電機熱源的計算和溫度場有限元分析模型的建立；極端環境下超聲電機溫度場分布和隨時間變化測試試驗平台的研究；極端環境下超聲電機溫度場空間分布及隨時間變化的驅動控制技術；降低發熱和提高可靠性的超聲電機結構的最佳化設計方法；新型旋轉超聲電機的設計以及激勵方式的研究。本項目的研究成果將為套用於極端環境的超聲電機設計提供指導，具有廣泛的套用價值，能提高電機的工作性能和環境適應能力。
結題摘要
伴隨我國航天技術的發展和進步，研製具有自主智慧財產權的套用於空間環境的超聲電機日趨緊迫。以研究和設計套用於空間環境的超聲電機為目標，開展了超聲電機的空間複合環境試驗系統、試驗方案、超聲電機的溫度場分布與環境影響機制、新型樣機的結構設計和環境對比試驗等方面的研究工作，明確了不同類型結構的超聲電機所適合的空間環境情況，為套用於空間環境的超聲電機的設計者和使用者提供了基礎的性能數據。主要研究內容如下： 1、 基於單一環境試驗系統的設計經驗和試驗結果，設計了超聲電機的高/低溫、真空複合環境試驗系統，為更深入地研究超聲電機在溫度和真空度複合的空間模擬環境下的性能變化規律提供了試驗條件。各項技術參數表明，該複合環境試驗系統具有較高的性能指標，基本滿足套用於空間環境的超聲電機的環境適應性試驗要求。 2、 藉助最新研製的超聲電機高/低溫、真空複合環境試驗系統，以TRUM-60型超聲電機為對象，進行了全面的超聲電機複合環境試驗研究。在已有單一環境試驗方法的基礎上，創新性提出了超聲電機的複合環境試驗方法，並針對測試環境嚴酷性的不同，提出了常規複合環境測試和極限複合環境測試兩種測試級別。根據傳統型TRUM電機的試驗結果，提出了改進型TRUM型超聲電機，並有效提高了其在極限高溫環境下的性能。 3、 從理論和試驗兩方面研究了TRUM型超聲電機的瞬態溫升和穩態時的溫度場分布情況。提出了超聲電機的功率損耗計算方法。藉助有限元軟體計算了超聲電機的溫度場分布情況，並與試驗測定結果進行了比較。更進一步地，藉助計算模型研究了摩擦材料的熱導率、電機尺寸、環境溫度以及環境真空度對超聲電機溫度場分布的影響。 4、 設計了Langevin振子激勵的若干新型旋轉超聲電機，並進行了原理驗證和試驗研究，目的是通過新型電機結構的設計，克服傳統的旋轉超聲電機的粘接式陶瓷片易於斷裂的難題。提出了若干結構緊湊型的方案設計。加工了試驗樣機，進行了相關的特性試驗，驗證了電機的工作原理和測試了電機的工作特性。 5、 對新型樣機的機械特性、電學特性和溫升特性隨外界環境的變化規律進行了分析和研究。基於上述試驗數據，建立了一種超聲電機在空間模擬試驗換環境下的綜合性能評價方法，並依據評價結果，提出了不同環境下適宜選用的超聲電機的類型。
