致谢 28

参考文献 29

1  绪论

内容介绍：本章主要介绍了超声波电机的发展历史、工作原理、结构特点及发展前景，并在本章最后对本文的研究内容做了简要阐述。

1。1  引言论文网

超声波电机[1-3]（Ultrasonic Motor，简称USM)，是一种新型电机，它先将电能转换成机械振动，并通过对机械运动的叠加，合成想要的运动形式。电机的主要部件是由压电陶瓷及弹性金属体制成的弹性振动体（定子），其基本工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为超声波频率范围内的定子振动能，而定子振动能向转子的直线运动或旋转运动的转换则是通过定转子间的机械摩擦实现的。逆压电效应是指压电陶瓷在施加交变电场时会发生形变。

在与传统电磁电机相比较时，超声波电机没有复杂的电磁转换结构，机械结构相对简单轻便，电机输出功率密度高，短时间内能够快速响应输入，并且还具有优良的电磁兼容性。超声波电机是多学科共同发展的机电一体化产物，在其研究、设计、制造、运用过程中涉及到包括压电学、力学、材料学、电力电子技术和控制工程理论与技术等在内的多门学科。超声波电机由于特点出众，在国防军事、民用生产的多个领域（如机器人、汽车制造、航空航天、光学仪器等），都有着广阔的运用前景并且在许多场合已经得到了运用。

1。2  超声波电机的发展简史

1。3  超声波电机的原理与分类

1。3。1  超声波电机的原理

超声波电机虽然属于电机的范畴，但是其工作原理和普通电磁电机有根本区别。超声波电机的基本工作原理是首先利用压电陶瓷的逆压电效应把驱动电机的电能转换为电机定子弹性体的超声振动(振动频率超过20kHz)，然后通过定子弹性体与转子的摩擦传动将振动能量转换为转子的旋转或直线运动。和普通电磁电机相比，超声波电机内部没有磁极和绕组，一般由振动体(相当于定子，一般由压电陶瓷和金属弹性体构成)和可以做直线或者旋转运动的运动体(相当于转子)组成，由于超声波电机采用摩擦传动这种特殊的能量传递方式，通常在定转子之间加上一层摩擦材料，摩擦材料的目的是降低定子和转子之间相对运动产生的磨损，延长电机的使用寿命。文献综述

1。3。2  超声波电机的分类

与传统电磁电机的结构有很大不同，超声波电机的结构灵活、样式多变。而多变的结构形式使得可构造出基于不同的定子振动模态的形式多样的超声波电机。近20年来，科研人员发挥创造力研制出了各种原理、形式和结构的超声波电机，但由于其基本原理相同，同时特点存在相互交叉，超声波电机的分类一直较为模糊。根据压电陶瓷的激励模式、电机的结构形式、电机的功能与应用场合等的不同，可对超声波电机进行不同的分类[12]。来-自+优^尔*论L文W网www.youerw.com 加QQ75201.8766

按照电机驱动方式不同，超声波电机主要可分为驻波型、行波型，如表1。1所示。

表1。1  超声波电机按驱动方式分类

按照电机定转子接触方式不同，超声波电机可分为摩擦型、非摩擦型和非接触型三类