1。3。2  超声波电机的应用

由于USM具有前面介绍的卓越优点，这就让USM能够在传统电机所无法满足要求的领域发挥作用。

自佳能公司制造出第一台将行波型USM应用在自动调焦系统的照相机[12]后，佳能又开发出用于调焦的柱体摇头型电机，体积减小很多，结构也更加简单，制造成本大大下降。而佳能最新开发出来的短柱USM，体积更小，性能更优，在提高质量的同时还降低了成本。在USM于照相机的应用上，佳能公司具有业内的领头羊作用，佳能对于USM的选择和研究发展趋势上，也体现了不同USM在同一领域的替换发展趋势。

USM在医疗器械、军工、航空航天、精密仪器仪表等领域也有不可替代的运用。上海航天局803研究所在导弹导引头的跟随控制系统中安装了双转子柱体摇摆型USM，其直径为15mm，输出转矩大，效率高。核磁共振成像设备会因为周围磁场的变化引起其成像质量的变化，针对核磁共振设备的经过特殊电磁屏蔽的TUSM60被设计出来了。医疗器械领域，人造心脏驱动器、关节驱动器都是选择USM。在电子显微镜和扫描隧道显微镜中，或者一些在位移上要求高精度的测量设备中，以及在一些光学实验装置中，微位移USM的纳米级位移驱动获得广泛运用。

1。4  选题的意义

经过90年代以来的科研发展，我国在USM领域的成果已经位于国际前列，但是还是主要为家用电器或汽车等中低端产品提供USM的技术支持，在高尖端的精密仪器中还是落后于国外发达国家的。而短柱USM不仅仅具有超声波电机优秀的控制性能，而且内外径都不大，电能转化为机械能转化率高，结构相对不复杂，更易工业化流水线生产。可以看出，短柱USM在精密仪器等高尖端领域的发展将是相当有前景的，获得我国各研究所大学企业的广泛关注。

短柱USM虽然在各个领域内得到了比较广泛的运用，但是因为其结构和材料学的局限性，短柱USM还有很多的缺点，比如说最大输出转矩的受限等等。所以短柱USM的研究还有待更进一步的深入探索。

USM的工作频率是在共振频率的谐振点附近，需要在工作频率附近查看有没有相近的振型，这会对工作频率下USM的性能状态造成很大影响，并且需要对电机和驱动器进行阻抗匹配，因此对工作中的电机进行阻抗特性分析非常必要。

求取阻频特性曲线后，根据特性曲线，对电机的结构进行重新设计或微调，这个过程对电机匹配控制电路的研究也具有重要意义。同时，有限元分析可以得到USM定子的共振模态参数，为电机设计提供依据。文献综述

1。5  论文研究的主要内容

本文主要的内容有如下几点：

第一，简单介绍了超声波电机的原理，叙述超声波电机的发展历史，阐明超声波电机的特点、分类、研究意义和应用。

第二，重点介绍压电陶瓷的基本结构和短柱超声波电机的运行原理

第三，借助ANSYS软件建立10mm短柱USM的模型，进行有限元网格化，施加载荷，对其进行模态分析，得到共振频率确定USM的最佳工作频率。

第四，在20kHz-100kHz频段进行谐响应分析，经过简单计算得到该型USM的阻频特性曲线。

第五，参考上述步骤所得分析结果得出研究结论。