_超声电机技术与应用_

压电材料的相关书籍以下是一些关于压电材料的书籍，涵盖了压电材料的测量、物理性质、应用等多个方面，供您参考：1. 《压电与铁电材料的测量》这本书详细介绍了压电和铁电材料的各种测量技术，包括静态和动态测量、时域和频域测量等。

它提供了关于这些材料的基本性质和测量原理的深入理解，适用于从事材料科学和电子工程领域的研究人员和技术人员。

2. 《压电材料与器件物理》这本书从理论和实验两个方面深入探讨了压电材料和器件的物理性质和应用。

它涵盖了压电材料的晶体结构、电子状态、介电和弹性性质等方面的内容，同时还介绍了压电器件的设计、制造和应用。

对于从事压电材料和器件研究和开发的人员来说，这本书是一本宝贵的参考书。

3. 《固体中的声场和波》这本书详细介绍了固体中声场和波的传播特性，包括纵波、横波、表面波等。

它还讨论了如何利用压电材料来激发和控制这些波，对于从事声学和振动工程领域的研究人员和技术人员来说，这本书具有很高的参考价值。

4. 《压电学》这本书是一本经典的压电学教材，系统地介绍了压电材料的物理性质、数学模型、制造和应用等方面的内容。

它适用于从事材料科学、物理学和电子工程领域的研究人员和技术人员。

5. 《超声电机技术与应用》这本书主要介绍了超声电机的工作原理、设计、制造和应用。

它详细介绍了超声电机的振动机构、驱动和控制电路等方面的内容，同时还提供了关于超声电机在各个领域的应用实例。

对于从事超声电机研究和开发的人员来说，这本书是一本宝贵的参考书。

6. 《超声波电机原理与设计》这本书从理论和实验两个方面深入探讨了超声波电机的原理和设计。

它涵盖了超声波电机的振动机制、驱动和控制技术等方面的内容，同时还介绍了超声波电机在各个领域的应用前景。

对于从事超声波电机研究和开发的人员来说，这本书是一本宝贵的参考书。

7. 《壓電力學》这本书是中文版的《Piezology》教材，介绍了压电陶瓷、压电晶体等压电材料的物理性质、制备工艺和应用实例等方面的内容。

超声检测技术在机电设备安全检测中的应用分析【摘要】超声检测技术在机电设备安全检测中发挥着重要作用，本文就此进行了深入研究。

在分析了研究背景和研究意义。

接着在首先介绍了超声检测技术的概述，然后探讨了机电设备安全检测的需求。

随后详细分析了超声检测技术在机电设备安全检测中的原理，并列举了一些应用案例。

还探讨了超声检测技术的优势和局限性。

在展望了超声检测技术在机电设备安全检测中的应用前景，并进行了总结。

通过本文的研究，可以更深入地了解超声检测技术在机电设备安全检测中的应用价值。

【关键词】超声检测技术、机电设备、安全检测、原理分析、应用案例、优势、局限性、应用前景、结论总结1. 引言1.1 研究背景传统的安全检测方法往往依靠人工检查或者设备停机检修，这不仅费时费力，而且无法做到实时监测和预防。

而超声检测技术正是一种可以实现远程、无损、高效的安全检测方法。

通过超声波对机电设备进行检测，不仅可以发现微小缺陷和隐蔽故障，还可以实现设备的在线监测，及时预警并采取相应的维护措施，从而确保设备的安全运行。

研究超声检测技术在机电设备安全检测中的应用具有重要意义，可以提高设备的安全性和可靠性，降低维护成本，延长设备的使用寿命，为工业生产提供有力的保障。

1.2 研究意义1.提高机电设备安全性：通过超声检测技术对机电设备进行检测，能够及时发现潜在的安全问题，避免事故的发生，保障生产和人员的安全。

2.提高设备维护效率：超声检测技术可以实现设备的在线检测，无需停机和拆卸设备，大大提高了设备维护的效率。

研究超声检测技术在机电设备安全检测中的应用具有重要的现实意义和深远的发展前景。

2. 正文2.1 超声检测技术概述超声检测技术是一种非接触式检测技术，通过超声波在材料中传播时的反射、折射、透射等现象，对被测物体的内部结构和缺陷进行检测和分析。

它具有高灵敏度、高分辨率、无损检测等优点，在机电设备安全检测领域得到广泛应用。

超声检测技术主要包括脉冲回波法、多普勒效应、声波共振法等多种方法。

超声波技术与应用在现代科技发展的伟大历程中，超声波技术也是扮演着举足轻重的角色。

作为一种具有频率高、能量强、穿透力强等特点的波动，超声波得到了广泛地应用。

下面，我们就来探讨一下超声波技术与应用的相关问题。

一、超声波技术的起源和发展超声波的物理特性在19世纪就已经被人们发现和研究。

但直到20世纪初，卢米埃尔等人才发现了超声波的成像功能，并成为现代超声波医学的奠基人。

此后，各国学者们接续发展，在医学、工业、导航、航空、水声通讯等各领域中进行了广泛的应用。

二、超声波技术的基本原理超声波是一种声波，其频率高于人耳能够听到的20千赫兹，也就是20万赫兹以上。

超声波的最大特点是不易衰减，能够在物质中传播，并在不同介质的接触面上产生反射和折射。

这些物理特性使得超声波成为了跨越不同材料、材质的利器，许多传统测量手段难以达到的精度和精确度都可以借助超声波技术来实现。

三、超声波技术在医学中的应用随着现代医学从外科到微创治疗的转型，超声波技术在医学中的应用越来越广泛。

其中，以医学影像学中的超声诊断技术最为常见。

相较于放射性检查等其他影像学技术，超声波成像具有无损伤、无电离辐射、速度快、方便、适用于多种部位和器官等优点。

此外，超声波也可以辅助外科手术、疾病治疗、药物送达等。

四、超声波技术在工业和科研中的应用在工业领域中，超声波技术也得到了广泛的应用。

比如，超声波可以被用来检测和评估材料的质量和性能，可以检测金属表面的不均匀性、裂缝、泛腐、脆性、颈变、应力等。

在科学研究中，超声波可以被用来研究波的性质、材料的物理化学性质等。

此外，在水下探测、声学通讯、水下定位和导航、水下作业等领域，超声波的应用也得到了广泛的推广。

五、超声波技术的发展趋势近年来，人工智能技术的快速发展为超声波在医学、智能工业、智慧城市等领域中注入了新的生命力。

超声波本身也在不断地演化和完善。

比如，微波超声技术、声弥散技术、超声波图像分析技术、三维超声技术等的应用，使得超声波不仅保持了原本的诸多特性，还具有更多的功能和实用性。

超声电机的原理和和发展前景学生：范恒飞指导老师：权循忠电气信息工程学院：自动化专业摘要：简要论述了超声电机的原理，超声电机也传统电机相比较的优越性、特点，探讨了超声电机的应用和发展前景。

关键词：超声电机、压电陶瓷、超声电机特点。

一、工作原理超声电机与传统的电磁电机不同：它没有磁极、磁极绕组和磁路，它实现机电能量转换，不是依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，通过各种伸缩振动模式的转换盒耦合，将材料的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。

因其工作在超声频率上，故称为超声电机。

下图为一种超声电机原理图。

超声电机原理图1、金属转子2、摩擦材料3、定子弹性体4、压电陶瓷5、轴承6、弹簧7、螺母8、固定台二、超声电机与传统电磁电机的比较（1）电磁型电机用于位置控制系统时，需配有齿轮减速机构，以保证其低速运转并获得较大的转矩，而压电超声波电机弥补了其不足，它不需减速齿轮即能在低速时获得大转矩，可以直接用作驱动元件。

（2）压电超声波电机的能量密度是电磁型电机的5～10倍左右，相同功率下，其体积比电磁型电机小得多，使其在体积较小的情况下同样可以获得足够大的功率输出。

（3）电磁电机转速高、转矩小、转动惯量大，响应时间大于10ms，而且随着减速箱的增加而增大。

而超声电机由于转矩大空载转速低、转动惯量小，其响应时间小于1ms。

超声电机的快速响应性极大的增加了闭环系统的稳定性，使定位调整频率可高达1khz二电磁电机只是能达到100Hz左右。

三、超声电机的特点（1）超声电机可以得到较低转速，因此输出力矩较大，可以省去减速机构直接带动负载。

（2）因为超声电机不使用电磁场作为驱动力，因此电磁辐射小。

许多情况下，不希望有电机产生强电磁干扰，或者在强磁场环境中，电磁电机的正常工作会受到影响，而超声电机不需要做太多的电磁屏蔽处理就可以在这些条件下工作。

（3）超声电机依靠定、转子之间的接触摩擦作为驱动方式，关闭电源后转子就会马上停止，并在摩擦力的作用下固定不动。

超声电机—多定子电机串联结构应用现有技术中，超声波马达已经是一种较为常见的马达，相比于传统的线圈驱动马达，可以任意控制转动的角度，适合于精确控制转动的场合。

然而现有的超声波马达实际应用一直较为受到限制，原因在于其体积一般较大，虽然转动力矩相比传统马达并不弱，然而在实际应用中很难针对不同力矩的需求进行调整，导致超声波马达的应用范围受到限制。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

本项目研发目的在于提供一种超声波加强型马达装置及其实现方法，针对现有技术中的超声波马达提供力矩不足的情况，提供一种任意加强力矩的超声波马达装置和实现方法。

本项目可行性高，将超声电机应用范围进一步拓宽，突破常规限制，在行业内具有技术领先性。

一、关键技术：1.超声电机串联结构设置；多个超声电机串联结构，需要符合电机运动特性，摩擦特征，做好多个定子、转子的同轴设计以及结构设置。

2.超声电机串联共轴对外驱动旋转控制。

多个超声电机串联，多个电机统一接到同一个电源模块，驱动电源具有多接口输出，接口输出转动一致的特性，保障超声电机串联共轴对外驱动旋转控制。

二﹑主要技术指标与创新点：1、通过共轴方式向外输送多个超声波马达单元的旋转驱动力，同时，本发明所述超声波马达的驱动控制中，可以控制每一超声波马达单元采用同步地驱动方式，从而实现共轴的叠加输出效果。

2、在驱动控制下，也可以就不同的超声波马达单元进行不同驱动力的分配输出，从而实现对各超声波马达单元的合并输出。

可以针对不同的驱动力要求，提供任意扩展驱动能力的超声波马达装置，在超过实际需要的马达驱动能力时，可通过驱动程序的控制实现对驱动力的分配，从而更宽泛地应用超声波马达。

三、主要技术内容与技术途径：利用两个部分实现超声电机串联结构，这两个部分分别为：对共轴进行驱动，通过共轴对外驱动旋转。

对共轴进行驱动：每一超声波马达单元的定子和转子都设置具有上下贯通的通孔，并由转子连接驱动在通孔中设置的共轴。

每一超声波马达单元的定子设置在一定子座上，所述定子座设置具有一用于装配串联其他超声波马达单元的翼部，并在翼部上设置具有至少两连接孔。

超声电机请注意：所有项目介绍内容必须进行非密化处理。

一、项目简介（包括项目背景、现状与前景）（项目背景）超声电机（Ultrasonic Motor，或简写为USM）是利用压电材料的逆压电效应，使弹性体（定子），在超声频段产生微米级的机械振动，通过定子和转子（或动子）之间的摩擦作用，将定子的微米级振动转换成转子（或动子）的宏观的单方向转动（或直线运动）。

它打破了由电磁效应获得转速和转矩的传统电机的概念。

它与传统的电磁电机相比，有一些独特的性能。

因此，超声电机技术在20世纪末期得到迅速的发展，并在航空航天、机器人、汽车、精密定位仪、微型机械等领域里得到成功的应用，成为当今国内外微特电机领域研究的热点之一。

(项目现状，包括成熟程度)南京航空航天大学超声电机研究中心暨江苏省超声电机工程研究中心在国家自然科学基金、学校学科建设的支持下，全面开展了超声电机技术研究。

在超声电机的运动机理、机电耦合动力学模型、结构参数优化设计、驱动与控制等方面提出了系统的理论和方法，取得了突破性进展，获得国际同行的赞许。

广泛开展了超声电机试验技术、制造技术和工程化研究。

先后研发出16种具有自主知识产权的新型超声电机和驱动器，其中TRUM圆板式和BTRUM圆杆式二个系列旋转行波型超声电机技术成熟，正进行产业化开发，并向国内外推广应用。

（项目前景）21世纪将是超声电机大放光芒的时代，为了发展我国人造卫星、导弹、火箭、飞机、机器人、微型机械、汽车、磁浮列车以及其他精密仪器，我国也将需要大量的高性能超声电机。

随着超声电机的进一步微型化，微型机械则可进入人体更多的部位，如作为人造心脏的驱动器，推动人造器官的发展。

未来的汽车需要的电机可多达80个，汽车门锁、玻璃升降、前视镜和雨刮器等，均可由超声电机来驱动。

掌上计算机、可视电话电视、手提式仪器都可用超声电机，这样可以大大减小其体积和面积。

二、项目合作基础（包括①已承担各类基础、应用项目；②已获专利、奖项及论文发表情况；③研究团队介绍）南京航空航天大学超声电机研究中心于1997年由赵淳生院士创建。

超声波电机在电动汽车中的应用研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!随着科技的不断进步和人们对环保意识的增强，电动汽车正逐渐成为汽车行业的主流发展方向。

电机讲解丨超声波电机随着高端制造装备尤其是航空航天光电装备的发展，基于传统电磁感应原理的电机功能部件已经很难满足系统的轻量化、精密化和智能化的要求。

这时候有种电机就得到了广泛的应用，那就是超声波电机（Ultrasonic motor 简称USM）。

超声波电机与传统的电机不同，它没有绕组和磁极，无需通过电磁作用产生运动力，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。

超声波电机独特的原理和独具的特点使其在不连续工作领域将有广阔的发展前景。

大家所熟知的相机内的伸缩摄像头、中国嫦娥月球车等上面就用到了超声波电机技术。

1. 超声波电机的工作原理超声波电机一般由振动体和移动体组成。

振动体相当于传统电机中的定子，由压电陶瓷和金属弹性材料制成；移动体相当于传统电机中的转子，由弹性体和摩擦材料及塑料等制成。

在振动体的压电陶瓷振子上加高频交流电压时，利用逆压电效应或电致伸缩效应使定子在超声频段（频率为20KHZ以上）产生微观机械振动。

并将这种振动通过共振放大和摩擦耦合变换成旋转或直线型运动。

下面这个视频比较直观大家可以看一下。

实现超声波驱动有两个前提条件：首先，需在定子表面激励出稳态的质点椭圆运动轨迹；其次，将定子表面质点水平方向的微观运动转换成转子的宏观运动或平动。

第一个前提条件对应着机电能量转换，利用逆压电效应由电能转化成机械振动能；第二个前提条件对应着运动形式转化，往往通过定转子间的摩擦力来实现，近年来亦有通过气体或液体为中间介质接触为非接触型超声波电机，也称为声悬浮超声波电机。

从超声电机的工作原理可见，其正常工作离不开两个能量转换作用：机电转换作用和摩擦转换作用。

机电转换作用是指压电陶瓷的逆压电效应，即对压电陶瓷振子加高频振荡电流，使它以超声波的频率振动。

摩擦转换作用是指弹性体（定子与压电陶瓷的合称）的振动经过定子与转子工作面间的摩擦作用转化成转子的直线运动或旋转运动。

超声电机
超声电机（Ultrasonic Motor 或简写为USM）技术是振动学、波动学、摩擦学、动态设计、电力电子、自动控制、新材料和新工艺等学科结合的新技术。

超声电机不像传统的电机那样，利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩。

超声电机则是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。

在这种新型电机中，压电陶瓷材料盘代替了许许多多的铜线圈。

超声电机，许多研究者也称为超声波电机（Ultrasonic WaveMotor）或压电电机（PiezoelectricMotor）。

它可分直线型和旋转型。

右图是由本研究中心发展的TRUM-60旋转型行波超声电机之轴测分解图：
USM具有以下特点:
⇒结构简单、紧凑、扭矩/重量比大；
⇒低速大扭矩，直接驱动，无需齿轮箱；
⇒动态响应好（毫秒级）,控制性能好；
⇒断电自锁，能获得较大的自锁力矩；
⇒不产生磁场，亦不受外界磁场的干扰；
⇒低噪声运行（在10cm之内，可小于45dB）；
⇒电机的形状设计可以多样化：环状、杆状、圆的、方的、空心的等；
⇒可以在真空环境下工作（真空度可达10-5Pa）。

运用领域：
可广泛应用于航空航天、国防、医疗、精密微动机构、工业控制、对磁干扰敏感的设备、机器人工业、高档汽车等不连续工作领域。

超声波电机的研究现状及应用前景摘要：超声波电机是一种通过摩擦传递弹性超声振动以获得功率的驱动机构。

压电陶瓷在高频替代电压作用下产生相反的压电效应，从而激发超声频段内弹性定子的微幅振动。

定子驱动的表面粒子的椭圆运动通过摩擦转换为转子的旋转(或线性)运动。

超声波电机具有低速大转矩、无噪声、停电后自燃、快速响应、无磁场干扰等特点。

关键词：超声波电机；压电效应；研究现状；应用前景；超声波电机是一种新型的微型专用电机。

其通过反向偶极子效应和超声振动获得动力的工作原理推翻了传统的发动机概念，吸引了国内外许多学者的广泛关注和研究。

目前，该技术仍处于科学前沿，应用前景广阔，因此具有重要的研究价值。

综述了超声波电机的研究现状及应用前景。

一、国外超声波电机的研究现状人类第一次尝试用弹性振动来获取权力始于钟表。

1961年，日本Bulova Watch公司开始出售一只手动手表，每月误差仅为1分钟，这创造了当时的世界纪录，给全世界学者留下了深刻的印象。

超声波马达的研究也已开始，许多研究人员对此进行了深入研究，并取得了丰硕成果。

提出并制造了一种驻波分电器超声波马达，该马达使用了一种波长为27.8 khz的朗格文激励器，输入功率为90瓦，机械输出功率为50瓦，输出扭矩为0.25n m，输出速度为0.25n m但是，由于振动板和发动机转子之间的接触固定在同一位置，接触表面仍存在严重的摩擦磨损问题。

为了解决摩擦磨损问题，提出并制造了另一种形式的超声波偶极电机。

这种发动机意识到转子是由行波而不是固定点和驻波力矩不断推动的。

从而大大减少定子与转子接触表面的摩擦磨损。

该发动机的工作机构是利用定子表面颗粒在圆周方向上的椭圆运动速度分量驱动转子通过摩擦转动。

佳能公司研制的环形行波超声电机已正式应用于EOS相机目标自动研制系统，标志着超声波电机开始进入实用阶段。

不难看出，上述所有超声波电机都属于接触式超声波电机，即功率是通过定子和转子之间的接触摩擦传递的。