超声电机的驱动系统

微特电机课程论文超声波电动机学院:专业班级：学号：姓名：指导教师：日期：摘要超声波电机是一个机电耦合系统，涉及到振动学、摩擦学、材料学、电力电子技术、自动控制技术和实验技术等。

超声波电动机利用压电材料的逆压电特性，激发电机定子的机械振动，通过定转子之间的摩擦力，将电能转换为机械能输出，驱动转子的定向运动。

与传统电机相比，它具有体积小、低速大转矩、反应速度快、不受磁场影响、保持力矩大等优点，是一项跨学科的高新技术。

近几年来超声波电动机已成为国内外在微型电机方面的研究热点。

关键字：超声波电机、逆压电效应、机械振动、高新技术。

一、超声波电动机简介超声波电动机(Ultrasonic Motor缩写USM)是以超声频域的机械振动为驱动源的驱动器。

由于激振元件为压电陶瓷，所以也称为压电马达。

80年代中期发展起来的超声波电机(Ultrasonic motor，USM)是基于功能陶瓷的超声波频率的振动实现驱动的新型驱动器。

超声电机是一个典型的机电一体化产品，由电机本体和控制驱动电路两部分组成。

产品涉及到振动学、波动学、材料学、摩擦学、电子科学、计算技术和实验技术等多个领域。

超声波电动机打破了由电磁效应获得转速和转矩的传统电机的概念，它利用压电材料的逆压电效应，使振动体在超声频段内产生振动，通过定子与动子间的摩擦输出能量。

二、超声波电动机的分类1. 环状或盘式行波型超声波电动机由底部粘接着压电陶瓷元件的环状定子和环状转子构成。

对极化后的压电陶瓷元件施加—定的高频交变电压，在定子弹性体中形成沿圆周方向的弯曲行波。

对定、转子施加一定的预压力，转子受到与行波传播方向相反的摩擦力作用而连续转动，定子上的齿槽用于改善电机的工作性能。

2. 直线式行波型超声波电动机（1）双Langevin振子型：利用两个Langevin压电换能器，分别作为激振器和吸振器，当吸振器能很好地吸收激振器端传来的振动波时，有限长直梁似乎变成了—根半无限长梁，这时，在直梁中形成单向行波，驱动滑块作直线运动。

超声电机原理
超声电机是一种利用超声波产生的机械振动来实现运动的电机。

它具有体积小、效率高、响应速度快、噪音小等优点，因此在各种
领域得到了广泛的应用。

超声电机的工作原理主要包括超声波的产生、传播和转换成机械振动三个方面。

首先，超声电机的工作原理涉及到超声波的产生。

超声波是指
频率高于20kHz的声波，它可以通过压电效应或磁致伸缩效应来产生。

在超声电机中，常用的是压电效应。

当施加电压到压电陶瓷上时，会产生压电效应，使其产生机械振动，从而产生超声波。

这种
超声波具有高频率、短波长的特点，可以实现精细的机械控制。

其次，超声电机的工作原理还涉及到超声波的传播。

超声波在
传播过程中会受到介质的影响，不同介质对超声波的传播速度和衰
减程度都有影响。

因此，在超声电机中需要考虑介质的选择以及超
声波的传播路径，以确保超声波能够准确地传播到需要的位置。

最后，超声电机的工作原理还包括超声波的转换成机械振动。

当超声波传播到需要的位置时，可以通过压电陶瓷或磁致伸缩材料
将超声波转换成机械振动。

这种机械振动可以驱动机械装置实现运
动，如旋转、线性运动等。

由于超声波具有高频率和短波长的特点，因此可以实现微小的机械振动，从而实现精密的位置控制。

总的来说，超声电机的工作原理是通过产生、传播和转换超声
波来实现机械振动，从而实现运动控制。

它具有许多优点，如体积小、效率高、响应速度快、噪音小等，因此在精密仪器、医疗设备、光学设备等领域得到了广泛的应用。

随着科技的不断发展，相信超
声电机在未来会有更广阔的应用前景。

超声波电机工作原理
超声波电机是一种利用超声波振动产生机械运动的电机，其工作原理基于超声波的压电效应和谐振效应。

以下是超声波电机的基本工作原理：
1. 压电效应：超声波电机的关键部件是由压电陶瓷构成的振动片。

压电陶瓷具有压电效应，即当施加电场时，陶瓷发生机械变形，而当施加机械应力时，陶瓷产生电场。

2. 超声波振动产生：通过在压电陶瓷上施加高频交变电压，可以使陶瓷片振动，产生超声波。

这种超声波通常在20 kHz以上，远远超出人耳可听范围。

3. 谐振效应：超声波电机采用谐振效应，即在特定的频率下，振动片的振动幅度达到最大值。

通过调整施加在压电陶瓷上的电压频率，使其与振动片的谐振频率匹配，可以提高振动效率。

4. 工作部件：超声波电机中通常包含振动片、导向块和负载。

振动片振动时，通过导向块将振动传递到负载上，从而实现机械运动。

5. 无刷结构：由于超声波电机是通过振动产生机械运动，通常不需要传统电机中的刷子和换向器。

因此，超声波电机具有无刷结构，减少了摩擦和磨损。

超声波电机的优点包括高效率、精密控制、低噪音、无电磁干扰等特点。

它在一些需要高精度、低噪音、快速响应的应用领域得到广泛应用，如光学设备、精密仪器、医疗器械等。