超聲波電動機是20世紀末發(fā)展起來的一種新的微型驅(qū)動電機，它的基本結(jié)構(gòu)及工作原理與傳統(tǒng)電機完全不同，沒有繞組和磁路，不以電磁相互作用來傳遞能量，而是基于壓電材料的逆壓電效應(yīng)(即電致伸縮效應(yīng))，利用超聲波振動來實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。由于這種新型電機的工作頻率一般在20kHz以上，因此稱為超聲波電機。
超聲波電機打破了傳統(tǒng)電機必須由電磁效應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的固有概念。與電磁式電機相比．超聲波電機具有以下特點：
(1)體積小，重量輕。超聲波電機不用線圈，沒有繞組和磁路，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，與電磁式電機相比，在輸出轉(zhuǎn)矩相同的情況下，可以做得更小、更輕、更薄。超聲波電機的轉(zhuǎn)矩密度一般為電磁式電機的幾倍到十幾倍。
(2)低速大轉(zhuǎn)矩。超聲波電機的****優(yōu)點在于它能以極低的速度運行．很容易做到每分鐘幾十轉(zhuǎn)(甚至更低)，并且能保持大轉(zhuǎn)矩的輸出。這樣就無需齒輪減速機構(gòu)，可實現(xiàn)對較大負載的直接驅(qū)動。
(3)響應(yīng)迅速，控制特性好。超聲波電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量較輕，慣性小，響應(yīng)速度快，起動和制動的時間均為毫秒級，因此可以實現(xiàn)高精度的速度控制和位置控制。
(4)有斷電自鎖功能。由于超聲波電動機是依靠定、轉(zhuǎn)子間的摩擦力驅(qū)動的，因此定、轉(zhuǎn)子間必須施加一定的軸向壓力，以便將壓電振子的振動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。這樣當切斷電源時·由于靜摩擦力的作用，轉(zhuǎn)子便可自鎖。
(5)與外界無相互電磁干擾。超聲波電機無需勵磁．因此它不受外界電磁場的影響。同時，它對外界也不會產(chǎn)生電磁干擾，特別適合于強磁場的工作環(huán)境。
(6)結(jié)構(gòu)形式多樣化。由于超聲波電機是將壓電振子的機械能通過定、轉(zhuǎn)子之間的摩擦傳遞給轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子可以做旋轉(zhuǎn)運動，也可以做直線運動(這時應(yīng)稱為動子)．因此轉(zhuǎn)子運動的自由度較大，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度也較大，可適應(yīng)不同應(yīng)用場合的需要。
超聲波電動機是典型的機電一體化產(chǎn)品，它涉及電機學(xué)、振動學(xué)、摩擦學(xué)、功能材料、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和檢測技術(shù)多門學(xué)科，雖然它的發(fā)明和發(fā)展僅有二十多年的歷史，但在航空航天、機器人、精密儀器、醫(yī)療設(shè)備等諸多領(lǐng)域已得到很好的應(yīng)用，目前仍是國內(nèi)外研究和開發(fā)的熱點。
|
