一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，属于超声电机【技术领域】，包括：用于在线检测超声电机两相工作频率的检测模块；用于对超声电机定子打孔的激光打孔器；用于探测超声电机定子工作时振动位移最大处（波峰）的探针；用于实现超声电机定子的转动的转动平台；控制模块用于控制探针位置、转动平台转动位置，接受检查模块信息和控制激光打孔器加工深度。本发明实现了超声电机定子模态参数的在线实时测试、定子微加工部位的自动确定和微加工量的自动调整。
【专利说明】一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种旋转型行波超声电机的修复装置，属于超声电机【技术领域】。 【背景技术】
[0002]随着旋转型行波超声电机大规模生产，需要对生产中的电机定子进行检测；对两 相频率相差较大的超声电机定子进行修复。现有设备和技术均不能实现对旋转型行波超声 电机定子模态参数检测和两相频率一致性修复。同时未有相关文献涉及超声电机工作频率 实时检测和两相频率一致性修复。
[0003]目前定子工作频率检测多采用阻抗分析仪或多普勒激光测振系统。上述两种设备 均不能实现在线实时检测超声电机两相频率。阻抗分析仪可检测两相频率，测试原理如图1A所示；但不检测超声电机定子驻波振动波峰位置，因而不能确定修复时对定子微加工位 置。多普勒激光测振系统可测试出超声电机定子驻波振动的波峰位置，测试原理如图1B所 示；但检测装置复杂，不能满足实时检测。
[0004]曾劲松等旋转型行波超声电机定子模态频率的一致性调节，南京航空航天大学 学报，2006，5 (38):605-606，在该论文中公开了一种用于两相频率一致性调节手动打孔装 置，虽然该装置对定子两相频率一致性能够进行调节，但不能自动识别定子驻波波峰，且不 能自调节效果有限，动计算加工余量。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题的不足，提出一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性 修复的装置，该装置不仅能够对两相频率相差较大的超声电机定子进行修复，而且能够解 决超声电机的大规模工业化生产问题。
[0006]本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是:一种用于行波型旋转超声电机两 相频率一致性修复的装置，包括检测模块、激光打孔器、探针、转动平以及控制模块；其中， 所述检测模块用于实时检测超声电机工作模态参数，并将该工作模态参数信息传送给控制 模块，所述工作模态参数为超声电机的工作频率；所述激光打孔器用于对超声电机定子进 行微加工；所述探针用于探测超声电机定子工作时振动位移最大处，并将该位移信息传递 给控制模块；所述转动平台用于实现超声电机定子的转动；所述控制模块包括检测控制模 块和修复控制模块；所述检测控制模块接受检测模块传递过来的工作模态参数并对其工作 模态参数进行判断；首先给定在许用范围内的两相频率的差异作为阈值，若传递过来的两 相频率的差异在阈值范围内，则超声电机定子加工合格，检测、修复工作结束；若传递过来 的两相频率的差异不在阈值范围内，则选择两相工作频率较高的一相进行单相激励超声电 机定子，同时所述检测控制模块控制转动平台转动以及探针上下移动，相互配合逐齿扫描 超声电机定子，与此同时检测模块向控制模块传回定子的工作频率，进而确定超声电机定 子的修复位置并计算出激光打孔器加工深度；所述修复控制模块根据检测控制模块所确定 的修复位置和激光打孔器加工深度控制激光打孔器移动至修复位置，在定子表面进行微加工。
[0007]进一步地:还包括一底座和转盘，所述转盘安装在转动平台上，所述转动平台安装 在底座上。
[0008]优选的:所述超声电机定子的修复位置为超声电机定子单相激励时振动位移最大 处的位置。
[0009]优选的:所述检测模块实时检测的工作模态参数为使用超声电机激励电路分别激 励定子A、B两相时，分别检测A、B两相的电压和电流，进而确定超声电机定子工作频率；或 者所述检测模块实时检测的工作模态参数为使用超声电机激励电路分别激励定子A、B两 相任一单相时，检测该相的电压和电流，进而确定超声电机定子工作频率。
[0010]优选的:所述探针的探测方法为沿着定子轴向运动上下运动，当探针接触到定子 表面时，定子模态参数发生变化，随着探针的不断扫描，确定定子单相驻波振动的波峰部 位,进而确定加工部位。
[0011]优选的:所述阈值为两相频率的差异的500Hz。
[0012]优选的:所述工作频率为定子的谐振频率。
[0013]优选的:所述转动平台带动定子在水平面转动。
[0014]本发明的一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，相比现有技 术，具有以下有益效果:由于设置有检测模块、激光打孔器、探针、转动平台、控制模块，所述 控制模块包括检测控制模块和修复控制模块；所述检测控制模块接受检测模块传递过来 的工作模态参数并对其工作模态参数进行判断，若两相频率的差异不在许用范围内，则单 相激励超声电机定子，同时所述检测控制模块控制转动平台转动以及探针上下移动，相互 配合逐齿扫描超声电机定子，同时根据接受的检测模块传送的定子单相工作频率确定其修 复位置和激光打孔器加工深度；若两相频率的差异(500Hz以内)在许用范围内，超声电机 定子加工合格，检测、修复工作结束所述修复控制模块根据检测控制模块所确定的修复位 置和激光打孔器加工深度控制激光打孔器移动至修复位置，在定子表面进行微加工。因此 本发明不仅实现了超声电机定子模态参数的在线实时测试，同时实现了定子微加工部位的 自动确定和微加工量的自动调整，因而能够对行波型旋转超声电机两相频率一致性进行修 复，从而解决了超声电机的大规模工业化生产问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1A是现有方法的示意图，图1B是现有设备的示意图；
图2是本发明装置实施例的示意图；
图3是图2中检测模块原理示意图；
图4是图2中控制模块原理示意图；
图5是旋转型行波超声电机定子示意图；
图6是实施例中控制流程意图。
[0016]其中:1为激光打孔器，2为控制模块，3为控制探针，4为超声电机定子，5为底座， 6为转动平台，7为检测模块。
【具体实施方式】[0017]附图非限制性地公开了本发明一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详 细地说明本发明的技术方案。
实施例
[0018]本实施例的一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，如图2-6 所示，包括包括检测模块、激光打孔器、探针、转动平以及控制模块；其中，所述检测模块用 于实时检测超声电机工作模态参数，并将该工作模态参数信息传送给控制模块，所述工作 模态参数为超声电机的工作频率，所述工作频率为定子的谐振频率；所述激光打孔器用于 对超声电机定子进行微加工；所述探针用于探测超声电机定子工作时振动位移最大处，并 将该位移信息传递给控制模块；所述转动平台用于实现超声电机定子的转动；所述控制模 块包括检测控制模块和修复控制模块；所述检测控制模块接受检测模块传递过来的工作模 态参数并对其工作模态参数进行判断；首先给定在许用范围内的两相频率的差异作为阈 值，若传递过来的两相频率的差异在阈值范围内，将两相频率的差异的500Hz作为阈值，SP 两相频率的差异在500Hz内，超声电机定子加工合格，检测、修复工作结束；若传递过来的 两相频率的差异不在阈值范围内，则选择两相工作频率较高的一相进行单相激励超声电机 定子，同时所述检测控制模块控制转动平台转动以及探针上下移动，相互配合逐齿扫描超 声电机定子，探针施加在超声电机定子的每个齿上时，进而工作频率发生变化，与此同时检 测模块向控制模块传回定子的工作频率，进而确定超声电机定子的修复位置并计算出激光 打孔器加工深度，所述超声电机定子的修复位置为超声电机定子单相激励时振动位移最大 处的位置；所述修复控制模块根据检测控制模块所确定的修复位置和激光打孔器加工深度 控制激光打孔器移动至修复位置，在定子表面进行微加工，该微加工即对定子表面进行打 孔。
[0019]还包括一底座和转盘，所述转盘安装在转动平台上，所述转动平台安装在底座上。
[0020]如图3所示:所述检测模块实时检测的工作模态参数为使用超声电机激励电路分 别激励定子A、B两相时，分别检测A、B两相的电压和电流，进而确定超声电机定子工作频 率；或者所述检测模块实时检测的工作模态参数为使用超声电机激励电路分别激励定子 A、B两相任一单相时，检测该相的电压和电流，获得阻抗信息，进而确定超声电机定子工作 频率。
[0021]如图4所示:所述探针的探测方法为沿着定子轴向运动上下运动，当探针接触到 定子表面时，定子振动的等效刚度发生变化，进而定子模态发生变化，随着探针的不断扫描 确定定子单相驻波振动的波峰部位，进而确定加工部位。
[0022]所述转动平台带动定子在水平面转动。
[0023]本实施例的工作流程:
系统工作时，首先进入检测模式。加电激励后，检测超声电机定子两相频率差异是否在 许用范围内。若否，则单相激励频率较高的一相的超声电机定子，通过控制模块控制转动平 台转动，探针上下移动相互配合逐齿扫描超声电机定子，同时测试该定子单相工作频率；频 率改变大的齿处于波峰处，即找到了驻波的波峰所在的齿，也就是找到修复位置，因此在该 齿附近的定子槽修复。找到修复位置后，系统进入修复模式。在修复模式下，控制模块在确 定修复位置和加工余量后，控制激光打孔器移动至修复位置，在定子表面进行微加工，去除质量。修复后，再转入检测模式，检测修复效果。
[0024]本发明的设计思路:
一种用于旋转型行波超声电机定子两相频率一致性修复的装置。该装置包括:检测模 块用于在线检测超声电机两相工作频率；激光打孔器用于对超声电机定子打孔，即去除定 子材料；探针用于探测超声电机定子工作时振动位移最大处(波峰)；控制模块用于控制探 针位置、转动平台转动位置，接受检查模块信息和控制激光打孔器加工深度；转动平台用于 实现超声电机定子的转动。具体的将装置分为检测模式和修复模式，检测模式。
[0025]参考图3，检测模块用于实时检测超声电机定子的工作模态参数，其特征在于:使 用超声电机激励电路激励分别激励定子A、B两相，分别检测A、B两相的电压和电流，进而确 定超声电机定子模态参数。
[0026]参考图4，控制模块接收检测模块超声电机两相模态信息，控制探针轨迹和转动平 台转动，确定定子驻波振动的波峰；控制激光打孔器加工余量。
[0027]探针沿着定子轴向运动上下运动，当探针接触到定子表面时，相当于对定子施加 了附近刚度，定子模态发生变化，随着探针的不断扫描即可确定定子单相驻波振动的波峰 部位，进而确定加工部位。参考图5，探针径向位置固定在定子外缘靠近中心轴处，以便检测 定子齿振振幅放大作用最大处。
[0028]探针沿着定子轴向上下运动，转动平台带动定子在水平面转动，实现对超声电机 定子齿的扫描检测。
[0029]在检测模式下，控制探针上下运动和转盘水平转动，实现对定子齿的逐点扫描，接 受检测模块数据；在修复模式下，控制模块根据检测模块检测的定子模态参数确定定子驻 波振动波峰位置，即定子表面微加工部位，同时计算激光打孔器加工深度。
[0030]转盘安装在底座上。
[0031]检测模式下，如图6所示首先检测模块分别检测超声电机定子两相频率检测，控 制模块进行两相频率比较，若两相频率相差大于设定值，逐点扫描定子齿，确定定子驻波振 动振幅最大部位，以便进行修复。控制模块控制转动平台转动，探针逐点扫描超声电机定子 齿，同时检测定子两相频率的变化，确定定子单相驻波振动的波峰，即修复位置。
[0032]在修复模式下，如图6所示，控制模块确定修复位置，确定加工余量后，激光打孔 器移动至该位置，在定子表面进行微加工，去除质量。修复模式后，再转入检测模式，检测修 复效果。
[0033]上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而 不是作为对前述发明目的和所附权利要求内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质 对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。
【权利要求】
1.一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其特征在于:包括检测 模块、激光打孔器、探针、转动平以及控制模块；其中，所述检测模块用于实时检测超声电机 工作模态参数，并将该工作模态参数信息传送给控制模块，所述工作模态参数为超声电机 的工作频率；所述激光打孔器用于对超声电机定子进行微加工；所述探针用于探测超声电 机定子工作时振动位移最大处，并将该位移信息传递给控制模块；所述转动平台用于实现 超声电机定子的转动；所述控制模块包括检测控制模块和修复控制模块；所述检测控制模 块接受检测模块传递过来的工作模态参数并对其工作模态参数进行判断；首先给定在许用 范围内的两相频率的差异作为阈值，若传递过来的两相频率的差异在阈值范围内，则超声 电机定子加工合格，检测、修复工作结束；若传递过来的两相频率的差异不在阈值范围内， 则选择两相工作频率较高的一相进行单相激励超声电机定子，同时所述检测控制模块控制 转动平台转动以及探针上下移动，相互配合逐齿扫描超声电机定子，与此同时检测模块向 控制模块传回定子的工作频率，进而确定超声电机定子的修复位置并计算出激光打孔器加 工深度；所述修复控制模块根据检测控制模块所确定的修复位置和激光打孔器加工深度控 制激光打孔器移动至修复位置，在定子表面进行微加工。
2.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置， 其特征在于:还包括一底座和转盘，所述转盘安装在转动平台上，所述转动平台安装在底座 上。
3.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其 特征在于:所述超声电机定子的修复位置为超声电机定子单相激励时振动位移最大处的位置。
4.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其 特征在于:所述检测模块实时检测的工作模态参数为使用超声电机激励电路分别激励定子 A、B两相时，分别检测A、B两相的电压和电流，进而确定超声电机定子工作频率；或者所述 检测模块实时检测的工作模态参数为使用超声电机激励电路分别激励定子A、B两相任一 单相时，检测该相的电压和电流，进而确定超声电机定子工作频率。
5.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其 特征在于:所述探针的探测方法为沿着定子轴向运动上下运动，当探针接触到定子表面时， 定子模态参数发生变化，随着探针的不断扫描，确定定子单相驻波振动的波峰部位，进而确 定加工部位。
6.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其 特征在于:所述阈值为两相频率的差异的500Hz。
7.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其 特征在于:所述工作频率为定子的谐振频率。
8.根据权利要求1所述一种用于行波型旋转超声电机两相频率一致性修复的装置，其 特征在于:所述转动平台带动定子在水平面转动。
【文档编号】H02N2/16GK103607137SQ201310552182
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】周盛强, 李晓牛, 朱华, 孙志峻 申请人:南京航空航天大学