ANSYS环形行波型超声波电机的阻频特性计算(3)
接影响超声波电机的寿命。同时，超声波电机在连续运转时，电机的性能将会降低。
所以，超声波电机不适合连续运转的应用场合[4]。
1.2.2 超声波电机的发展
超声波电机的历史发展大体可分为三个阶段：
1.探索阶段(1948年——20世纪70年代末)，在此阶段，USM 原型出现.
2.实用化阶段(20世纪70年代末——80年代末)，在此阶段， 商用USM 产品出现。
3.深层次研究(20 世纪 90 年代——)，在此阶段，主要研究超声波电机的机理、
材料、结构、驱动控制、同时，USM应用逐渐多样化
1. 探索阶段(1948年——20世纪70年代末)
1） 1948年期间， 超声波电动机的概念问世，英国的Williams和Brown申请了“压
电电动机(Piezoelectric Motor)”的专利， 同时提出了将振动能作为驱动力的设想，
但是，由于当时理论与技术的缺陷，没有实现有效的驱动装置。
2）1961 年期间，Bulova Watch Ltd．公司首次利用弹性体振动来驱动钟表的齿
轮，弹性体振动时的工作频率为 360Hz。因此，这种钟表走时十分准确，每月的误差
只有一分钟，引起轰动。
3）1963年期间，前苏联学者V. V. Lavrinenko设计了第一台压电旋转电机，从
此以后，前苏联在超声波电机的研究领域一度处于世界领先水平，在此期间，前苏联
相继设计了用于微型机器人的有2 或3 个自由度的超声波电机、 人工超声肌肉及超
声步进电机等超声电机。 4）1969 年期间，英国 Salfod 大学的两名教授提出了一种伺服压电电机，这种
超声电机采用了二片式压电体结构，其速度、运动方向和形式都可以任意改变， 同时，
其响应速度也是传统结构电机所不能及的。
5）1973年期间，美国IBM 公司的Barth 也提出了一种超声波电动机的模型，从
而使这种新型电机能够实现真正意义上的工作。
2. 实用化阶段(20世纪70年代末——80年代末)
1）1978年期间，前苏联的Vasiliev成功地制作了一种可以驱动较大负载的压电
超声波电动机，这种电机是由位于两个金属块之间的压电元件所组成的超声换能器，
将此换能器激起与转子接触的振动片做纵向振动，通过振动片与转子之间的摩擦来驱
动转子转动。这种结构的超声电机的优点在于不仅能够降低共振频率，而且可以放大
振幅，只是，这种电机在运转时由于温度升高、摩擦及磨损等种种原因，很难保持振
动片的恒幅振动。
2）1980 年期间，日本的 T. Sashida 在 Vasiliev 的研究基础上，提出并成功地
制造了一种驻波型超声波电动机。 此电机使用Langevin激振器， 工作频率为27.8 kHz，
电输入功率为90W，机械输出功率为50W，输出扭矩为0.25Nm，第一次达到了能够满
足实际应用的要求，但是，由于振动片与转子的接触是固定在一个位置上，仍然存在
着接触表面上摩擦和磨损等种种问题。
3）1982 年期间，Sashida 又提出并制造了另一种行波型超声波电动机，从原来
的驻波定点定期推动转子变成行波连续不断地推动转子，因此，大大地降低了定子与
转子在接触面上的摩擦和磨损等问题。这种电机之所以能够运转的就是因为定子表面
的质点形成了椭圆运动。 此后， 日本开始热衷于各种振动模态的研究， 比如利用纵向、
弯曲、扭转等振动来获得质点的椭圆运动。这种电机的研究成功，为超声波电动机走
向实用阶段打下了基础。
4）1987 年期间，行波超声波电动机达到了商业应用水平。自此以后，许多超声
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