超声电机简介

超声电机简介

超声电机是一种全新概念的新型电机，它利用压电材料的逆压电效应，使定子表面产生一定轨迹的微米量级的振动，进而通过摩擦耦合将振动动能转换成转子或滑块的宏观运动(转动或平动)动能。超声电机的工作原理可以简述如下: 利用电能激励压电复合振子(该振子通常称为定子)。当电信号频率调整到与定子的机械共振频率一致时，定子的振动幅度。再借助定转子之间的预压力产生摩擦驱动力。于是与定子接触的转子靠摩擦驱动，实现了转动或平动。如图1所示，这是一个行波电机的运行原理图。电机定子表面粒子由于弯曲行波传播而产生了椭圆轨迹的振动。这些同相位振动的粒子在预压力的作用下与转子接触，靠定、转子间的摩擦力驱动转子转动。转动的速度由振幅和频率决定，振幅大则速度快。而振幅又靠电信号控制，信号强则转速快。另外加大预压力，使摩擦力增加，则力矩变大。

压电元件和弹性体构成定子，转子和定子之间夹一层摩擦材料。一般摩擦材料粘接在转子表面上。

超声电机按运动方式可分为旋转型和直线移动型。按结构分为圆盘型、圆管型、棒型、平板型、π型等等。按驱动原理分为行波型、驻波型。按运动维数分为一个自由度、两个自由度和三个自由度超声电机。

超声电机与电磁电机相比存在一些明显的优点，如: 低速大转矩、不需减速机构可直接驱动、无齿轮间隙，定位高(微米或纳米量级)、大力矩密度时效率高(30%~40%)、且具有自保持力矩，惯性小、响应快(ms量级)、运行无噪音、不产生磁干扰且抗磁干扰能力强、结构简单、加工容易、易小型化等等。

超声电机需要专用电源供电。超声电机的驱动源在超声频段。这种电路可将直流电或工频交流电转换为具有一定功率的、频率和相位可调的超声频信号，将该信号提供给超声电机，驱动其工作并对其进行控制。