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3.4 本章小结20
4中空超声波电机定子的阻频特性计算 21
结论 23
致谢 24
参考文献25
1 引言
1.1 超声波电机的综述
超声波电机是现在世界受到关注非常高的一种新型电机。相对于传统的电磁电机来说，超声波电机的结构中没有磁极和绕组部分，并且不是通过电磁介质来传递能量，这是超声波电机与传统电机最大的区别[1]。在超声波电机的发展历程中，曾经有过很多不同的称呼，如压电电机，超声马达，声表面波电机等，如今在国内，我们通常统称为超声波电机。超声波电机在很多行业都有着广泛的应用，有着广阔的发展前景，特别是在高精度测量仪器、智能机器人、工业控制系统等领域。近年来，随着对超声波电机重视程度的不断提高，超声波电机俨然成为了非连续驱动控制领域的一个研究热点。
1.2 超声波电机的发展历程
1.2.1 超声波电机的起步阶段
超声波电机发展在1880年拉开了序幕，起源是居里夫妇在那一年发现了压电效应。在早期的科学研究中，压电换能器作为压电效应在工程学中的应用仅仅在水声与电声器件中发挥了作用[2]。
在20世纪40年代初期，钛酸钡陶瓷铁电性的发现对压电陶瓷发展产生了转折性的影响。美国科学研究人员A.Williams和W.Brown在1942年申请了第一个超声波电机的专利。在其设计的超声波电机中，主体为一个形状为长方体截面为正方形的弹性体，在这个弹性体的四个侧面上被粘贴安放了四片压电陶瓷，在其工作过程中，通过对四片压电陶瓷施加两相交变电压激励，从而使弹性体发生振动，导致弹性体顶端部分产生椭圆形的摇摆振动，由于这样的往复运动就可以带动上面的定子或其他物体。
1971年，A.H.Meitzler等将加有La的PZT经过热压工艺制成的陶瓷制成图像存储显示器，使通过压电陶瓷制成电光器件的工艺成为可能，在偏光器，光闸，光调制器件中都有相应的应用。1972年，日本松下公司研制的电机获得世界关于过程超声波电机的第一个专利。此电机是松下公司与德国西门子公司共同开发研究完成的，虽然其谐振频率已经满足需求，但是由于振幅过低，并不能得到想要的输出功率与转矩。1973年，IBM公司的H.V.Barth和前苏联的V.V.Lavrinenco等人同时研究出了与松下公司类似的超声波电机[3]。1978年，前苏联的Vasiliev成功研制出具有大输出驱动力的电机。但是由于其发热与磨损十分严重，所以很难投入正常的实际应用中。
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