超声波电机这一明确的概念最初是由苏联的科学家们与60年代的时候提出的,此时进行的主要是一些理论上的探索,并没有成功研制出实体的电机。直到1973年,由美国的H.V.Barch等人成功制造出了人类历史上第一台原理性的电机,这在当时是一个突破性的进展[2]。80年代后,超声波电机在前人的不懈努力之下已经进入了飞速发展的时段。日本的科学家们将前人研发出的超声波电机原理性样机成功开发为具有使用意义的实用机,并逐渐入商业生产。1982年,日本的指田年生成功的制造出了一种振动片型的压电电机,虽然这种新型的电机还存在很多的问题,但它也是世界上第一台真正达到了使用要求性能的电机。由于定转子间接触损耗十分严重,此种电机因而迟迟无法进入量产阶段。为了是其达到量产要求,必须要解决好接触面定转子的磨损问题。同一年,指田年生又成功制造出了行波型超声电机,大大降低了接触面的磨损,对电机的性能有了极大的提升,使电机有了更为广阔的市场前景。此种电机用定子中行波来带动转子不停转动,改变了原先电机中定子转子点接触的方式,使得超声波电动机进入了新的发展阶段。到了80年代中期,日本已经拥有了3种系统的稳定机型,并且有大量的日本企业申请了有关于超声波电机的各种专利[3]。到了90年代,日本已经可以将其投入量产。随着材料科学的不断发展,压电陶瓷的各种性能不断改善,使得超声波电机的研究也向前不断迈进。自90年代超声波电机进入量产时代,各国对于这类产品机投入更多的科研精力,使得对超声波电机的研发呈现出多极化的趋势。日本的超声波电机技术处于领先水平,其主要将超声波电机用于民用领域,在相机调焦,钟表,精密仪器等方面有着广泛的应用。在已经日益成熟的各种超声波电机上不断推进其产业化的进行,而对于其他新式电机的研究也没有停止,越来越多的不同形式的电机相继出现,发展前景更加广阔[6]。28730
在超声波电机的领域,我国的研究时间很短,直到90年代才真正进入研究阶段。从1986年王大春在《压电与声光》上介绍了表面行波超声波电机算起,在至今近30年的发展历程中,也取得了长足的进步与广泛的成果。国内高校,如浙江大学,清华大学等,都加大研究力度,旨在深入的对其进行研发。从直接的模仿,到逐渐创新。至2005年国内申请的有关于超声波电机的专利已经接近了百个,且这一趋势还有不断增加的势头。国内发表的有关超声电机的论文数量也持续增加,有些论文还被著名的国际期刊刊登并且受到全球的赞誉。经过长期的努力,我国的电机生产水平也显著提高,其中我国生产的行波型旋超声电机的各项工作性能已经可以接近日本水平。此外,对于弯曲模态回转型,复合型,非接触型,双转子型,模态变换型等较为复杂的电机也在不断研发。通过国内外日益增加的学术交流主要是与超声波电机研究开发最早的日本交流,也促使我国减小了和国际上的差距。但由于我国对超声波电机的研究起点低,起步晚的原因,目前对于此项目的研究重点还是只能集中于高校范围[7]。其中清华大学,浙江大学等十几所高校都对其进行了不同程度的研究,并且取得了广泛的成果。论文网
参考文献
[1] 胡敏强,金龙,顾菊平.超声波电机原理与设计[M].北京:科学出版社,2005
[2] T. Maeno,T.Tsukimoto,A.Miyake.Finite-element Analysis of the Rotor/Stator Contact in a Ring-type Ultrasonic Motor[J].IEEE Trans. On Ultrason. Ferroelec. Freq. Control,1992,39(6):668-674
[3] ANSYS 入门手册(上下).ANSYS 公司上海办事处[Z].1999
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