ANSYS环形行波型超声波电机的阻频特性计算(4)
波电动机的新产品不断地被研制出来并走向市场。到20世纪80年代的中期，日本已
成功形成三个系列的超声波电动机：日立马克赛尔公司的驻波扭转耦合器系列超声波
电机。松下电器公司的行波系列超声波电机和新生公司的弯曲波模态系列超声波电机。
除日本之外，英国的 Electro Mechanical Systems 公司也推出了英国的第一个商用
超声波电动机系列产品——USR30。
3. 深层次研究(20世纪90年代——) 在20世纪的80年代，国外的研究工作主要由研究新的驱动机理、构造新的结构
形式、开发新型电机等方面组成，同时，国外的研究工作着重于动力传输的实现，尚
未能关注到性能的改善。直到 90 年代以后，才开始关注超声波电动机的建模、性能
预测等理论问题，但是，至今尚无系统的论述。
目前，世界各国对超声波电动机的研究依旧极为活跃，超声波电动机的研究方向
趋向于多元化。
1.2.3 超声波电机的应用
超声波电动机因其独特的特点，在这些年的发展中，已成功的在航空航天、机器
人、汽车、精密定位、医疗器械、微型机械等领域得到应用。
在超声波的研发中，日本趋于领先地位。日本 Seiko 公司研制出两种微型电机，
直径厚度仅为 4.5mm、2.5mm 和 8mm、4.5mm，它们分别应用在手表上的日历和振动报
警装置[6]
。产品如图 1.1 所示。而最先应用上USM 超声波马达的 EF300 相机，是来自
日本 Canon 公司的设计，图 1.2 则是最先应用上 usm 超声波马达的 ef3。此外，超声
波电机还应用在雨刮器、车灯转向和汽车座椅调整等的驱动装备上。图1.3为Toyota
应用于轿车方向盘操纵系统的超声波电机[4]
。图 1.4 为 Epson 公司将超薄超声电机应
用与微型机器人和微型直升机[4]
。图 1.5 为丰田自动织机开发出利用了超声波马达的
小型机器手，并在“2009 国际机器人展”（2009 年 11 月 25～28 日，东京有明国际
会展中心）上展出。 在超声波电机的研发中，美国、法国和英国等发达国家也不甘落后，现在已经或
正在投入大量的人力物力来开发超声电机。例如，美国利用其先进的材料和IC工艺研
制出的微型超声波电动机，其尺寸仅有数百微米(250m500m2m)，驱动电压的典
型值是5V，最低为1.5V，转速为150r/min。而大型超声波电动机的扭矩达400Nm。同
时，美国国家航空航天(NASA)将超声电机应用于空间机器人技术。其中微型机器手
Micro Arm I 使用了具有力矩0. 05 Nm 的超声波电机。火星机器手Mars Arm II 使
用了3个具有力矩为0.68Nm 和一个具有0.11 Nm 的超声波电机 ，它们比使用同等功
能的传统电机质量轻40%[4]
，如图1.6所示。目前用于药物传送的射流微型系统包括：
微型压电泵、电泳膏药和智能药丸。图1.7所示为美国加州大学研制的具有微型压电
泵的智能药片[4]
。 在超声波电机的研发中，我国也正在投入大量的人力物力来开发研制。2002 年3
月在清华大学周铁英教授指导下研发的微型USM 获得成功,它仅重36 毫克、长度和直
径分别为4 mm、1 mm。这是目前国内直径最小(∅ =lmm)的微型圆柱式超声波电机[7];
同时，浙江大学对纵扭复合型超声波电机进行了深入研究，研制出具有力矩大等特点
的纵扭复合型超声波电机[8]
;吉林大学则在压电精密驱动技术方面取得了一定的研究
成果，研制出了高分辨率的压电精密驱动器[9]
。超声波电机将在我国取得非常重大的发展。
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