Aigtek电压放大器在超声电机样机性能测试实验中的应用

【概述】

本研究搭建超声电机实验系统，测试两种驱动模式下的转速、转矩等输出性能，确认备用模式能否满足实际使用要求。

实验名称：双驱动模式行波型旋转超声电机样机性能测试实验

研究方向：行波型旋转超声电机、压电陶瓷冗余设计、双驱动模式、电机可靠性、有限元仿真与样机实验

实验目的：本实验为提升行波型旋转超声电机在长寿命与高可靠场景下的工作稳定性，通过对压电陶瓷组件进行冗余备份设计，构建常规驱动与备用驱动双模式结构，验证转子粘贴备用压电陶瓷后电机仍可正常运转，并测试两种驱动模式下的转速、转矩等输出性能，确认备用模式能否满足实际使用要求。

测试设备：

1、信号发生器：输出特定频率、幅值与相位差的低压驱动信号，为功放提供激励源。

2、功率放大器：将低压驱动信号放大至高压，驱动压电陶瓷产生振动。

3、多普勒激光测振仪：非接触式测量转子振动模态、谐振频率与振幅，验证仿真结果。

4、扭矩传感器：实时采集电机输出转矩数据，用于绘制转矩–速度特性曲线。

5、数据采集器：同步采集转速、转矩、电压等信号，实现实验数据的记录与分析。

6、磁滞制动器：提供可控负载，模拟实际工况，用于测试电机带载运行性能。

7、有限元仿真软件：完成电机模态、谐响应与动力学分析，优化结构参数。

图1试验平台示意图

实验过程：

先通过ANSYS与ADINA完成电机模态、谐响应及动力学仿真，确定转子结构参数；随后加工装配双驱动模式样机，利用多普勒测振仪完成转子振动模态与频响测试，再搭建由信号源、功放、扭矩传感器、磁滞制动器组成的测试平台，分别在常规驱动与备用驱动模式下施加500V驱动电压，测量空载转速、堵转转矩及力矩–速度特性。

实验结果：

实验测得常规驱动模式下最大空载转速50r/min、堵转转矩1.3N・m，备用驱动模式下最大空载转速45r/min、堵转转矩1.1N・m，备用模式输出性能略低于常规模式，但仍可满足多数应用场景的驱动需求，成功验证了双驱动冗余结构的可行性与可靠性。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

1.高电压与大功率输出——保障驱动电压，支撑样机实现高负载稳定输出

2.宽频带与高线性度——精准匹配超声电机谐振频率，确保双模式性能对比客观

3.四象限输出与高稳定性——从容应对容性负载挑战，保障长时可靠性测试

【推荐产品】：ATA-2000系列高压放大器

图：ATA-2000系列高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。

审核编辑 黄宇