在瞭解新型的驅動器時,看到瞭一種新的電機,在網上搜集瞭一些資料,大概總結整理一下。
超聲波電動機(Ultrasonic Motor)是以超聲頻域的機械振動為驅動源的驅動器。由於激振元件為壓電陶瓷,所以也稱為壓電馬達。超聲波電動機由定子(振動體)和轉子(移動體)兩部分組成。但電機中既沒有線圈也沒有永磁體,其定子由彈性體(Elastic body)和壓電陶瓷(Piezoelectric ceramic)構成。
轉子為一個金屬板。定子和轉子在壓力作用下緊密接觸,為瞭減少定、轉子之間相對運動產生的磨損,通常在二者之間(在轉子上)加一層摩擦材料。
壓電陶瓷促動器上被施加預應力,通過一個耦合元件抵住移動導向轉子。在高頻交流電壓的作用下,壓電陶瓷促動器被激發產生超聲波振動。促動器的變形使耦合元件相對於轉子產生周期性的對角運動。建立的進給為幾納米每循環;高頻率帶來高速度。
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超聲波電動機在宇航、機器人、汽車、精密定位、醫療器械、微型機械等領域已得到成功的應用。日本Canon公司將超聲波電機用於其EOS620/650自動聚焦單鏡頭反射式照相機中;歐洲將超聲波電機用於實驗平臺及微動設備,如1986年獲Nobel物理學獎的掃描隧道顯微鏡(STM);
航空航天領域:
航空航天器往往處在高真空、極端溫度、強輻射、無法有效潤滑等惡劣條件中,且對系統重量要求嚴苛,超聲電機是其中驅動器的最佳選擇。
精密儀器儀表:
電磁電機用齒輪箱減速來增大力矩,由於存在齒輪間隙和回程誤差,難以達到很高定位精度,而超聲電機可直接實現驅動,且響應快、控制特性好,可用於精密儀器儀表。
機器人的關節驅動:
用超聲電機作為機器人的關節驅動器,可將關節的固定部分和運動部分分別與超聲電機的定、轉子作為一體,使整個機構非常緊湊。日本開發出球型超聲電機,為多自由度機器人的驅動解決瞭諸多的難題。
微型機械技術中的微驅動器:
微型電機作為微型機械的核心,是微型機械發展水平的重要標志。微電子機械系統(micro electronic mechanical systems,縮寫MEMS)的制造研發中,其電機多是毫米級的。醫療領域是微機械技術運用最具代表性的領域之一,超聲電機在手術機器人和外科手術器械上已得到應用。
電磁幹擾很強或不允許產生電磁幹擾的場合:
在核磁共振環境下和磁懸浮列車運行的條件下,電磁電機不能正常工作,超聲電機卻能勝任。