淺談超聲波電機(jī)的特色

　　超聲波電機(jī)(Ultrasonic ?Motor簡稱USM)是以超聲波頻域的機(jī)械振動為驅(qū)動源的驅(qū)動器。

　　超聲波電動機(jī)是以壓電電子為基礎(chǔ)，由超聲波頻率的振動驅(qū)動的新型電動機(jī)。超聲波是什么？

　　人的耳朵能聽到的聲音的頻率范圍大約在20赫茲到20千赫茲之間，高于20千赫茲的話，人的耳朵不可識別的頻率稱為超聲波。那么什么是超聲波電動機(jī)呢？工作原理是什么？

　　簡而言之，使用壓電材料的輸入電壓，會產(chǎn)生可以產(chǎn)生超聲波頻率機(jī)械振動的變形特性，通過摩擦驅(qū)動的機(jī)構(gòu)設(shè)計，可以使超聲波電機(jī)像電磁電機(jī)一樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動。

　　因?yàn)闆_擊元件是壓電陶瓷，所以也稱為壓電馬達(dá)。80年代中期發(fā)展起來的超聲波電機(jī)(Ultrasonic ?motor，USM)是基于功能陶瓷超聲波頻率實(shí)現(xiàn)振動的新驅(qū)動器。超聲波電機(jī)是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，由電動機(jī)主體和控制驅(qū)動電路兩部分組成。產(chǎn)品包括振動學(xué)、波動學(xué)、材料學(xué)、摩擦學(xué)、電子科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)等多個領(lǐng)域。超聲波電動機(jī)打破了用電磁效應(yīng)獲得轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的傳統(tǒng)電動機(jī)的概念。

　　與傳統(tǒng)電動機(jī)相比，具有低速大容量力矩輸出的特色和優(yōu)點(diǎn)。功率密度高。停止控制很好?？梢灾苯域?qū)動。可以很容易地用精確定位的直線移動型電動機(jī)制作。降噪：無電磁干擾或電磁干擾；需要耐磨的材料(接觸型USM)、高頻電源等。但是也有一些缺點(diǎn)，例如功率小。壽命短。

　　超聲波電機(jī)的兩個突出特色是：1)低速大力矩輸出：2)保持力矩大，宏觀上具有良好的靜止可控性。超聲波電動機(jī)之所以能產(chǎn)生大力矩輸出，是因?yàn)榇碳ひ蛩厥褂酶吖β拭芏葔弘娞沾刹牧?。同樣大小的超聲波微電機(jī)的力矩比靜電微電機(jī)高3 ~ 4倍。比電磁微電機(jī)高1.2倍，輸出速度也比其他類型的微電機(jī)低。因?yàn)槌暡姍C(jī)的維持力矩是最小最大輸出力矩的2倍以上，大的維持力矩依靠電機(jī)的定立、轉(zhuǎn)子之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動。由于這些特性，連接到超聲波電機(jī)的系統(tǒng)不需要齒輪減速機(jī)構(gòu)和制動機(jī)構(gòu)，從而簡化了應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。超聲波電機(jī)具有誘人的應(yīng)用前景，成為研究的熱點(diǎn)。具體包括信息機(jī)、光學(xué)機(jī)、微機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)、勘探系統(tǒng)、精密加工等。超聲波電機(jī)的發(fā)展趨勢是大力矩、小尺寸、高效率、長壽命。