超声电机的发展历史和研究现状

超声波电机市场发展现状引言超声波电机作为一种新兴的驱动技术，具备高效、精密的特点，被广泛应用于各个行业。

本文将对超声波电机市场发展现状进行分析。

超声波电机的定义和特点超声波电机是一种利用超声波振荡产生动力的电机。

与传统电机相比，超声波电机具有以下特点： - 高效能：超声波电机利用超声波振荡产生机械动力，能够将电能转化为机械功率的效率达到90%以上。

- 精密度高：超声波电机的转速和位置可以精确控制和调节，能够实现微小精密的运动。

- 噪音低：超声波电机的工作过程中几乎没有震动和噪音产生，适用于对噪音要求较高的场所。

- 响应速度快：超声波电机的响应速度可达到微秒级，能够实现快速准确的运动控制。

超声波电机市场的应用领域超声波电机市场的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：工业自动化超声波电机在工业自动化领域的应用越来越普遍。

其高效能、精确性和响应速度快的特点使其成为机器人、自动化设备等的理想驱动器。

超声波电机在自动装配、加工、搬运等环节起到关键作用，提高了生产效率和产品质量。

超声波电机在医疗器械领域的应用广泛，如超声波刀、超声波手术器械等。

其精密度高的特点使其在微创手术中得到了广泛应用，减少了手术创伤和恢复时间，提高了手术效果。

仪器仪表超声波电机在仪器仪表领域的应用也愈发重要。

其精确控制和调节转速、位置的能力，使其适用于光学设备、天文仪器等高精度仪器的驱动。

消费电子产品超声波电机已经在消费电子产品领域得到广泛应用，如智能手机、数码相机等。

其高效能、噪音低和响应速度快的特点，提升了消费电子产品的用户体验。

超声波电机市场的发展趋势随着技术的不断进步和市场需求的增加，超声波电机市场呈现出以下几个发展趋势：小型化超声波电机在体积和重量方面不断精简，以适应越来越小型化的设备需求。

随着微型电子器件的广泛应用，对超声波电机的小型化需求将进一步增加。

超声波电机在功能上追求多样化，以满足各个行业的不同需求。

目前已经出现了多种类型的超声波电机，如超声波线性电机、超声波旋转电机等，未来还有更多的功能型超声波电机将问世。

超声波发展背景引言超声波技术，作为现代工业、医疗和科研领域的重要工具，已经成为我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。

它的发展历程充满了挑战与机遇，从一个不起眼的科学实验发展成为现今的先进技术。

本文将全面梳理超声波技术的发展背景，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

一、超声波技术的起源早期的超声波研究：超声波的研究可以追溯到19世纪末期，当时的一些科学家开始对声音的传播特性产生兴趣，并进行了初步的实验和研究。

声波频率的探索：在20世纪初，科学家们开始探索超声波的频率范围和应用潜力，他们发现超声波在许多领域中具有潜在的应用价值。

第一次世界大战的推动：第一次世界大战期间，超声波技术被用于军事侦查和导航，进一步推动了超声波的研究和应用。

二、超声波技术的发展历程20世纪中期：随着电子技术和材料科学的进步，超声波技术逐渐成熟，并开始在工业领域得到广泛应用，如无损检测、清洗和加工等。

20世纪后期：随着计算机技术的飞速发展，数字化超声波检测和成像技术得到了广泛应用，提高了检测精度和效率。

21世纪初：随着新材料和纳米技术的出现，超声波技术在医学、生物学和环境监测等领域的应用越来越广泛。

三、超声波技术的应用现状工业领域：目前，超声波技术已经广泛应用于工业领域，如无损检测、清洗、焊接和加工等。

它能够提高生产效率和产品质量，降低能耗和环境污染。

医学领域：超声波技术在医学领域的应用也十分广泛，如超声成像、超声治疗和超声手术等。

它能够实现无创、无痛、无辐射的诊断和治疗，提高了医疗水平和患者体验。

科研领域：超声波技术在科研领域的应用也日益广泛，如声悬浮技术、声学显微镜和声表面波传感器等。

它能够提供高精度和高灵敏度的测量和实验手段，有助于推动科学研究的进步。

环境监测：此外，超声波技术还被应用于环境监测领域，如声学多普勒流速剖面仪（ADCP）和声学风速仪等。

它们能够实现远程、快速和准确的环境监测，有助于提高环境保护和治理的效率。

赵淳生〔南京航空航天大学超声电机研究中心南京，210016〕传统的电磁型电机的创造和开展已有100多年的历史。

无论在理论上、设计方法上或制造技术上，都已到达十分完善的程度。

由于它的工作原理和结构的限制，难以满足当前宇宙飞船、人造卫星、飞机、导弹、汽车、机器人、精密仪器等等对电机所提出的短、小、薄、低噪声、无电磁干扰等要求。

为此，世界各国都在努力研究各种新型电机。

其中，二十世纪末期开展起来的超声电机〔Ultrasonic Motor〕算是最典型的一种。

图1为一超声电机的分解图。

图1超声电机结构分解图从驱动和控制装置产生的30－40kHz二个同频的超声电压分别作用于一片压电陶瓷环的A相和B相上，使陶瓷环和附在它上面的弹性园环〔构成定子〕产生二个同频弯曲共振模态〔驻波〕。

对这二个同频超声电压在空间上的相位和时间上的相位进行调节，就可将这二个驻波迭加成单一的旋转模态――行波，通过定子与转子间的摩擦作用即可驱使转子运动。

由此可知，超声电机突破了传统的电磁电机的概念：它没有磁极绕组和磁路，不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，将定子的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子〔旋转型电机〕或动子〔直线型电机〕的宏观运动。

它与传统的电磁电机相比，具有惯性小、响应快、控制特性好、不受磁场影响且其本身也不产生磁场、运动准确等特点。

特别是它具有重量轻、结构简单、噪声小、低速大扭矩以与可直接驱动负载等特性。

它不需要齿轮变速机构来降低转速，防止了使用齿轮变速机构而产生的振动、冲击与噪声等问题。

可以说，超声电机技术是处于当今世界高新技术之一。

一、超声电机技术的开展1973年，美国IBM公司的H.V.Barth博士首先研制成功原理性超声电机。

与此同时，前苏联的vrinenko等人也研制出几乎与Barth相同的原理性超声电机。

80年代，日本许多科学工作者致力将美国和苏联的原理性样机开发成实用的超声电机。

超声电机原理及未来发展摘要超声电机起源于上世纪八十年代，前后经历了数十年的发展。

具有力矩/质量比大，结构紧凑，低速大扭矩，响应快，电磁兼容性和控制性能好等突出优点；并已各个领域得到广泛的应用。

超声电机理论、方法、制作、应用、研究都取得丰富的成果。

其原理是利用压电材料的逆压电效应使得驻波叠加形成行波实现能量转换，最终通过定转子之间摩擦实现转子运转。

其使用的压电材料为压电陶瓷，压电材料和摩擦材料均应达到一定的要求。

目前超声电机还存在一定缺陷亟待完善，但未来超声电机其必将向各个领域发展，并得到广泛应用。

关键词：超声电机经历逆压电效应振动驻波行波压电材料缺陷发展AbstractUltrasonic motor originated in the eighty's of the last century, and has experienced decades of development. With torque / mass ratio, compact structure, high torque at low speed, quick response, outstanding advantages of electromagnetic compatibility and good control performance; widely used in various fields . Theory, method, ultrasonic motor manufacture, application, research have seen abundant achievements. Its principle is to use the inverse piezoelectric effect of piezoelectric material which can engender standing wave superimposition ,thus producing traveling wave, then the friction between the stator and rotor cause the rotor to move，realizing the energy conversion. The use of piezoelectric materials for the piezoelectric ceramics, piezoelectric material and friction materials shall meet certain requirements. The ultrasonic motor also has some defects to be improved, but the future for ultrasonic motor is bound to be the development in all fields, and extremely wide use.Key words：Ultrasonic motor Experience Inverse piezoelectric effect Vibration Standing wave Traveling wave Piezoelectric materialDefect development目录引言 (5)1、超声电机的发展与当今的应用 (6)2、超声电机工作原理 (8)2.1逆压电效应 (8)2.2椭圆运动 (9)2.3行波产生与转子运动的形成 (10)3、超声电机压电材料和摩擦材料 (12)3.1压电材料概述 (12)3.2超声电机用压电材料 (12)3.3所用压电材料的性能 (12)3.4摩擦材料 (13)4、超声电机的未来 (13)4.1超声电机未来的应用 (13)4.2超声电机未来亟待完善之处 (13)结语 (14)参考文献 (14)引言超声电机起于上世纪八十年代，具有力矩/质量比大，结构紧凑，低速大扭矩，响应快，电磁兼容性和控制性能好等突出优点；并已在机器人、精密仪器仪表、医疗器械、航空航天及新型武器装备等领域得到广泛的应用。

超声波加工机床的发展历程与趋势分析近年来，随着科技的不断发展，超声波加工机床成为工业界的新宠。

超声波加工机床利用超声波的机械振动能量，通过与加工对象相互作用，实现高精度、高效率的加工。

本文将从发展历程、技术原理、应用领域以及未来发展趋势等多个方面进行分析，探讨超声波加工机床的发展历程与趋势。

一、发展历程超声波加工机床的发展可以追溯到20世纪60年代，当时，人们开始将超声波应用于金属加工中。

1961年，美国MIT推出了世界上第一台超声波金属切割机，开创了超声波加工机床的先河。

随后，超声波加工机床逐渐应用于各个领域，包括切割、钻孔、焊接、清洗等。

随着科技的不断进步，超声波加工机床的性能也得到了飞速的提升。

原始的超声波金属切割机仅能在硬度较低的金属上进行切割，而现代的超声波加工机床已经可以在各种硬度的材料上进行加工。

此外，超声波加工机床的加工精度和加工速度也大幅提高，使其在微细加工领域更具竞争力。

二、技术原理超声波加工机床利用超声波的机械振动能量，通过将振动能量传递给加工工具或加工对象，实现加工目的。

具体来说，超声波加工机床由发生器、共振器、驱动器和工具等部分组成。

发生器产生高频电能，并将其转换为机械振动能量；共振器将机械振动能量传递给工具；驱动器则用于控制共振器的振动幅度和频率。

超声波加工机床的加工过程主要由三个参数控制：振幅、频率和压力。

振幅是指共振器中工具的机械振动幅度，决定了加工的切割深度；频率是指振动的周期，决定了加工的稳定性和速度；压力则是施加于工具上的力量，影响加工的表面质量和加工力度。

通过合理调节这三个参数，可以实现高精度、高效率的加工。

三、应用领域超声波加工机床广泛应用于多个领域，包括航空航天、汽车制造、电子器件、医疗器械等。

具体应用如下：1. 切割与钻孔：超声波加工机床在金属切割和钻孔领域有着广泛的应用。

由于振动频率高、能量集中，超声波切割和钻孔可以在短时间内完成工作，并且不会产生较大的机械变形。

超声波电机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Analysis of the Current Situation of the Ultrasonic Motor Industry Market and Future Development Trends in the Next Three to Five Years超声波电机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Introduction:介绍：The ultrasonic motor industry has witnessed significant growth in recent years due to its wide range of applications in various industries such as automotive, healthcare, and consumer electronics. This article aims to analyze the current market situation of the ultrasonic motor industry and provide insights into the future development trends for the next three to five years.超声波电机行业近年来得到了显著发展，其在汽车、医疗保健和消费电子等各行业中的广泛应用是其增长的主要原因。

本文旨在分析超声波电机行业的市场现状，并提供未来三到五年发展趋势的见解。

Current Market Situation:市场现状：The ultrasonic motor market is currently experiencing steady growth and is expected to continue expanding in the coming years. The market is driven by the increasing demand for energy-efficient and high-performance motors in various industries. The automotive sector is one of the key drivers of the market growth, as ultrasonic motors are widely used in electric vehicles and advanced driver assistance systems (ADAS).目前，超声波电机市场正稳步增长，并有望在未来几年继续扩大。

2024年超声波电机市场环境分析一、市场概况超声波电机是一种基于超声波原理进行驱动的电机，具有高速、高精度、低噪音等优点，在很多领域都有广泛的应用。

本文将对超声波电机市场环境进行分析。

二、市场规模与增长趋势超声波电机市场目前规模较小，但呈现出稳定增长的趋势。

根据市场调研数据显示，预计未来几年市场规模将保持年均10%的增长率。

这主要受益于超声波电机在自动化、医疗设备、精密仪器等领域的广泛应用。

三、竞争格局当前超声波电机市场存在较强的竞争，主要集中在少数几家大型厂商之间。

它们拥有先进的技术和资源优势，在市场中具有一定的话语权。

同时，小型厂商也在市场中崭露头角，通过产品差异化和定位等方式进行竞争。

四、市场驱动因素1.技术发展：随着超声波技术的不断进步，超声波电机的性能不断提高，应用领域也得到扩展，对市场的推动作用越来越大。

2.应用需求：在自动化设备、机器人、精密仪器等领域，对高速和高精度的驱动需求日益增长，超声波电机能够满足这些需求。

3.产业政策：政府对技术创新和高端制造业的扶持政策，提供了有利于超声波电机市场发展的环境。

五、市场挑战与机遇1.技术难题：超声波电机的制造和应用仍存在一些挑战，如高频噪音问题、高成本等。

如何解决这些问题，将直接影响市场的发展。

2.行业标准不统一：目前，超声波电机行业缺乏统一的行业标准，导致市场份额分散，亟需制定行业标准以推动市场的整合和规范化。

3.新兴应用领域：超声波电机在一些新兴应用领域的应用前景广阔，如智能家居、无人驾驶等，这为市场带来了巨大的机遇。

六、市场前景与发展方向展望未来，超声波电机市场有望保持较高的增长速度。

与此同时，应该重点关注以下发展方向： 1. 技术创新：加大在超声波电机技术研发方面的投入，不断提高产品性能和可靠性。

2. 应用拓展：开拓新的应用领域，深度挖掘市场需求，推动超声波电机在更多领域的应用。

3. 降低成本：通过技术进步和规模化生产，降低超声波电机的制造成本，提高市场竞争力。

直线超声电机的研究摘要：本文主要讲了直线超声电机的运动机理、分类，叙述了国内外直线超声电机的发展及研究现状。

总结了国内外直线超声电机的应用领域和前景。

关键词：直线超声电机；超声电机；直线电机0 引言超声电机是近20才发展起来的一种新型驱动装置。

它采用了与传统电磁型电机截然不同的全新原理和结构形式，不需要磁铁和线圈，利用压电材料的逆压电效应，激发某种特定形式的超声振动来将电能转换成机械能，从而获得运动和力(矩)的输出。

这种新型电机一般工作于20 kHz以上，故称为超声电机。

超声电机具有电磁电机所不具备的许多优点，如低速大扭矩、不需齿轮箱即可直接驱动负载、扭矩体积比大、结构紧凑、响应快、有静态保持力矩等，能满足宇宙飞船、人造卫星、导弹、机器人、精密仪器、医疗器械等高新技术产业对电机所提出的短、小、薄、低噪声、无电磁干扰等特殊要求。

直线超声电机是20世纪80年代初开发出来的一种新型电机，能直接产生直线运动和直接输出推力，具有控制性能好，可步进、伺服工作，容易同计算机接口相连，实现智能化和机电一体化，无需运动转换机构，可以直接驱动等优点，开发前景非常广阔。

随着超声电机应用领域的拓宽，直线超声电机越来越受到人们的重视，已成为国内外超声电机的研究热点。

1 直线超声电机研究现状1．1直线超声电机的驱动原理及分类直线超声电机主要由驱动振子和直线导轨(或滑块)两部分组成。

其中，驱动振子一般由压电元件和弹性体构成，其驱动原理是利用压电元件激励出弹性体的超声频域共振，并使驱动面上的质点产生椭圆运动，借助摩擦力推动驱动振子，或固定驱动振子而推动滑块前进。

电机弹性定子所驱动的移动体作直线运动，而非转子电机的旋转运动。

直线超声电机诞生至今，尚无统一的分类标准。

根据把超声振动变换为沿一定方向驱动力的方法不同，可分为行波型和驻波型两类，根据定子(动子)的工作型式不同，又可分为自行式和非自行式；根据电机的尺寸看，可从毫米级到厘米级。

超声波电机学习报告一．概述超声波电动机(Ultrasonic Motor，简称USM)是近年来发展起来的一种全新概念的驱动装置，它利用压电材料的逆压电效应(即电致伸缩效应)，把电能转换为弹性体的超声振动，并通过摩擦传动的方式转换成运动体的回转或直线运动。

这种新型电机一般工作于20kHz以上的频率，故称为超声波电动机。

超声波电动机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。

与传统电机相比，它具有以下特点与优点：低速大力矩输出；功率密度高；起停控制性好；可实现直接驱动；可实现精确定位；容易制成直线移动型马达；噪音小：无电磁干扰亦不受电磁干扰；需使用耐磨材料(接触型USM)和高频电源等。

超声电机的两个显著特点是：1)低速大力矩输出：2)保持力矩大，宏观表现为起停控制性好。

超声电机能大力矩输出是因为激振元件采用大功率密度的压电陶瓷材料,具有大的保持力矩是因为电机的定、转子间依靠摩擦力实现转子的驱动。

由于以上特点，与超声电机相连接的系统无须齿轮减速机构和制动机构，简化了应用系统的结构。

超声波电机有着诱人的应用前景，成为研究的一大热点。

具体地说，有以下几方面：信息机器、光学仪器、微机器人、医疗机器、探测系统、精密加工等。

超声电机的发展趋势是：大力矩、小尺寸、高效率、长寿命。

超声波电动机将电致伸缩、超声振动、波动原理这些毫不相干的概念与电机联系在一起，创造出一种完全新型的电动机。

具体优点如下：（1）低速大转矩: 在超声波电机中，超声振动的振幅一般不超过几微米，振动速度只有几厘米每秒到几米每秒。

北京中元智盛市场研究有限公司目录中国超声波电机市场现状分析 (2)第一节2012-2016年中国超声波电机产量分析 (2)第二节2012-2016年中国超声波电机价格分析 (3)第三节2017-2021年超声波电机市场走势预测 (3)中国超声波电机市场现状分析第一节2012-2016年中国超声波电机产量分析人们对超声波电机的研究开始于二十世纪六十年代。

超声波电机是在1961年，Bulova钟表公司首次开始应用它作为动力。

从目前的情况看，超声波电机会有更广阔的空间，超声波电机的应用也日益扩大。

目前，世界上有几家大公司是这一领域的领头雁，美国的IBM公司和日本的松下公司都是这一领域的先锋。

我国在这一领域，开始的比较晚，是80年代才开始做这方面的研究。

因此，在这一领域也发展的不完善，然而随着超声波电机的庞大市场需求，现在越来越多的企业进入产品生产领域，超声波电机作为产品，在更广泛的行业中应用。

根据国内相关企业生产情况，2012-2016年我国超声波电机产量变化：图表- 1：2012-2016年我国超声波电机产量变化数据来源：中国电器工业协会微电机分会由上图，我国在2012-2016年间在超声波电机方面发展较快，行业产量以年均10%以上的幅度上涨，行业整体产量由2012年的1.21亿台上涨到2016年的1.94亿台。

2第二节2012-2016年中国超声波电机价格分析由于超声波电机产品在多个方面均有所应用，不同行业对于超声波电机的需求有所不同导致产品在外形、性质等方面有所差异，相关产品价格也有所不同。

根据行业内样本企业销售情况对超声波电机产品市场销售均价进行如下分析：图表- 2：2012-2016年我国超声波电机产品市场均价变化数据来源：样本企业产品价格第三节2017-2021年超声波电机市场走势预测根据2012-2016年我国超声波电机市场产品产量变化情况，对2017-2021年行业超声波电机产品产量预测如下：3图表- 3：2017-2021年行业超声波电机产品产量预测数据来源：中国电器工业协会微电机分会由于下游需求市场规模持续扩大，预计在2017-2021年我国超声波电机产品产量仍将有所增长，预计2021年行业整体产量将突破3亿台。

超声电机的发展与展望周铁英陈宇(清华大学物理系, 北京 100084)1 引言和回顾超声电机是利用压电材料的逆压电效应制成的新型驱动器。

它由定子、转子以及施加预压力的机构等部件构成。

把超声频交变电压加在压电陶瓷上可以在定子表面产生超声振动，通过定子与转子之间的摩擦力驱动转子运动[1-2]。

超声电机是多学科交叉的学科，它集超声学、振动学、材料学、摩擦学、电子学和控制科学为一体，需要众多领域合作研究。

与电磁电机相比，超声电机的主要特点包括：1、大力矩低转速，不需减速机构；2、能量密度大，可达电磁电机的3－10倍；3、响应速度快，仅ms量级；4、定位精度高；5、无电磁干扰；6、因靠摩擦驱动，具有自锁功能。

国际上第一个超声电机的发明专利是1942 年美国人Williams 和Brown 申请的，该专利1948年授权[3]。

1982年日本成功地开发出行波型超声波电动机, 仅在5至7年之后，佳能、新生等几家日本公司就把超声波电动机推向市场，其中相机和打印机最为成熟。

近期FUKOKU、ASUMO、精工仪器、佳能精机、京瓷、奥林巴斯光学工业、MITSUBA，SIGMAPHOTO（适马镜头）等单位都引入了超声电机的研发。

图1是1998年日本超声电机投放市场的分布图[4]，其中照相机和工业机械的市场占有率为88.2%，医疗器械 5.9%，汽车电器3.6%。

1.5 0.73.65.9照相机工业机器22.6医疗器械汽车住宅设备65.6其他图1 1998年日本超声电机投放市场的分布图如图1所示，日本用于照相机调焦的主要超声电机是佳能使用的行波型和摇头型，有数百个专利，基本形成市场的垄断。

现在, 除了日本之外, 美国、德国、法国、瑞士、韩国、土耳其、新加坡等都有超声电机产品进入市场。

美国的一些著名大学, 如Stanford、Wisconsin、Berkeley、Penn. State等都投入很多力量研究超声电机。

美国国防部门也投入很多人力物力从事超声电机的研究。

超声波电机的发展及应用1.超声波电动机原理超声波电动机(Ultrasonic Motor缩写USM)是以超声频域的机械振动为驱动源的驱动器。

是国外近20年发展起来的一种新型电机。

与传统的电机不同，超声波电机无绕组和磁极，无需通过电磁作用产生运动力。

一般由振动体(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)和移动体(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)组成。

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。

逆压电效应能够在振动体内激发出几十千赫的超声波振动 ,使振动体表面起驱动作用的质点形成一定运动轨迹的超声波频率的微观振动(振幅一般为数微米) ,如椭圆、李萨如轨迹等 ,该微观振动通过振动体和移动体之间的摩擦作用使移动体沿某一方向做连续宏观运动。

因此 ,超声波电机是将弹性材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。

近几年发展出了多种超声波电机，如环形行波USM、步进USM、多自由度USM等，且行波型USM 已有较成熟的设计。

下面来说明一下行波型USM的原理。

行波型USM要旋转，需要具备两个条件：与转子相接触的定子表面质点须做椭圆运动 ,定子、转子之间的接触面须有摩擦力。

图 1 中的弹性体为定子 ,其上部为转子 ,定子、转子间夹一层摩擦材料。

摩擦材料一般粘接在转子表面上。

利用电能激励压电陶瓷复合振子 ,使之产生超声振动 ,并在弹性体内产生行波。

当电信号频率调整到与定子(弹性体) 的机械共振频率一致时 , 定子的振动幅度最大 , 并形成行波。

在行波的弯曲传播过程中 ,定子表面的质点就会形成椭圆振动轨迹。

当无数个这样的粒子都以同相位振动时 ,就会在定子表面形成力矩 ,力矩方向与行波传播方向相反。

该力矩依靠定子、转子间的摩擦力驱动转子运动。

作者简介:赵淳生(1938—　),男,湖南衡山人,中国科学院院士,南京航空航天大学教授,机械工程专家,博士,兼任《振动、测试与诊断》主编以及《微电机》等多家期刊、学报编委,长期从事振动工程技术和应用研究,近15年来,潜心研究超声电机技术,在新型超声电机运动机理、机电耦合模型、结构参数优化设计、驱动与控制技术等方面总结和提出了系统的理论和设计方法,授权和申请国家发明专利35项,出版著、译作有《机械振动参数识别及其应用》等多种专著,发表学术论文300余篇,荣获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步三等奖1项,国防科技进步一等奖1项等国家级和省部级科技奖17项。

朱华(1978—　),男,江苏东台人,讲师,工学博士,长期从事杆式超声电机的样机开发、机理分析、动力学优化设计及驱动控制等相关技术的研究工作。

【编者按】超声电机是利用压电材料的逆压效应所产生的振动,经转换为旋转或直线运动。

该电机具有体积小、扭矩大、响应快和精度高等许多优点,适用于现代工业和军事装备等许多领域。

本刊特约超声电机技术学科带头人———南京航空航天大学教授赵淳生院士撰写超声电机技术综述论文并在本期发表,旨在宣传和介绍该产品,促进其推广应用;同时希望引起机电行业广大读者的兴趣,以本刊为平台,进行学术交流。

本刊编辑部超声电机技术的发展和应用赵淳生,朱华(南京航空航天大学精密驱动研究所,江苏南京210016)摘　要:回顾了超声电机的发展和应用情况,叙述了超声电机的特点,总结了超声电机的分类方法,指出了超声电机技术的发展趋势。

针对我国超声电机技术开发和研究现状,提出了我国超声电机产业化进程中亟待解决的一些关键问题。

关键词:超声电机;压电材料;摩擦驱动;精密定位中图分类号:T M359.9 文献标识码:A 文章编号:167125276(2008)0320001209D evelop m en t and Appli ca ti on of Ultra son i c M otors Technolog i esZHAO Chun 2sheng,ZHU Hua(P rec is i o n D ri vi ng Labo ra t o ry,N a n ji ng U n i ve rs ity o f Ae r o na u ti c s a nd A s tr o na u ti c s,N a n ji ng 210016,C h i na )Abstract:The deve l o pm e nt his t o ry a nd the app li ca ti o n o f the ultra so ni c m o t o r a re re vi ew e d,and its cha ra c te ris ti c s a re a lso summ a 2ri ze d.A m e thod fo r c l a s s i fyi ng the u ltra son i c mo t o r is p r opo se d.The de ve l o pm e nt tre nds o f the m o t o r is po i n te d ou t .Som e key techn i ca l p r o bl em s,w hi ch ha ve t o be so l ved i n the i ndus trili za ti o n p r o gre s s o f the m o t o r,a re p re se nt a cco rd i ng t o the re se a rch a c tu 2a lity i n ou r co u rtry .Key words:u ltra son i c m o t o r;p i ezo e l e tri c m a te ri a l ;fri c ti o n ac tua ti ng;p re c is i o n po s iti o n i ng 现代微特电机技术融合了电机、计算机、电力电子、自动控制、精密机械、新材料和新工艺等多种高新技术,是现代仪器设备自动化、工业自动化、办公自动化和家庭生活自动化不可缺少的重要技术。

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。