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淮南师范学院电气信息工程学院自动化专业超声电机及其应用课程论文1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、固定台淮南师范学院电气信息工程学院自动化专业超声电机及其应用课程论文2二、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。（4）超声电机的响应时间较短，一般在十几毫秒以内。（5）超声电机没有电磁线圈，可以不用铜材，节省原料造价。（6）超声电机的转速可以通过改变驱动频率进行调节，比较灵活。（7）超声电机在很小尺寸上都可以有效工作。四、超声电机的应用和前景1、应用（1）光学机器。超声波电机在照相机、摄像机、显微镜等光学仪器的聚焦系统中作为驱动原件，能获得很满意的效果。接触式USM具有低速大转矩的特点，在许多应用场合中可免去减速装置直接驱动。最典型的应用于照相机的自动焦距淮南师范学院电气信息工程学院自动化专业超声电机及其应用课程论文3镜头中，与采用传统电机镜头相比，具有安静、无电磁噪声；定位精度高；调焦时间短；无齿轮减速、机构简单等优点。光学显微镜，自动焦距，显微定位，微纳米计算尺，自适应光学系统，微型扫描仪，基因处理，微型手术，光学镜面调整等都应用了超声波电机。（2）汽车。超声波电机用于汽车车窗的驱动装置中，可使它体积扁小、低速时具有大转矩的优点发挥得淋漓尽致。（3）航天中的运用。电机在低温和真空条件下的运行特性对航空航天的发展是极为重要的。超声波电机具有的结构简单、重量轻、不受磁场干扰、真空下无需润滑油的优点，是电磁电机在航空航天领域所不具有的。（4）工业机床中的应用。由于超声波电机结构刚度大、定位精度高，它可用于工具驱动与控制装置以及工件的定点传输。如机床的精密进给机构、刀具的磨损调度装置、微细电火花机的加工装置、工件准确定位与装夹、缩紧装置及夹具的快速调整。（5）医疗与生物学领域中的应用。由于超声电机的位置控制精度很高，可达微米级甚至纳米级。超声电机将会在一些精密仪器、医疗设备以及半导体制造技术中得到广泛应用。2、前景超声电机在国际上得到越来越多的应用，可以预测：在21世纪，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，将需要大量的、高性能的超声电机。超声电机技术的发展，必将对我国国防和其他国民经济各部门起着重大作用。五、总结1、超声电机只有在高性能的驱动电路系统的配合下，才能显示出它的市场竞争优势来。超声电机的研究方兴未艾，目前成本较高是限制其广泛应用的主要瓶颈之一。而我们期待着，随着科学技术的发展，超声电机的制造成本会逐步降低，在越来越多的地方发挥它的作用。2、面对着二十一世纪全球蓬勃发展超声电机的形势，面对着我国国民经济各个领域对超声电机的需求，我们要抓住机遇，加倍努力，积极发展我国拥有自主知识产权的超声电机。