超声电机技术

传统的电磁型电机的发展已有100多年的历史。在理论、设计方法或制造技术上，都已达到十分完善的程度。由于它的工作原理和结构的限制，难以满足当前宇宙飞船、导弹、机器人和精密仪器等等对电机所提出短、小、薄、低噪声和无电磁干扰等要求。为此，世界各国都在努力研究各种新型电机。20世纪末期发展起来的超声电机算是最典型的一种。

　　超声电机的定子由压电陶瓷环和附在上面的弹性圆环共同构成，与电磁电机不同之处在于：

　　从驱动和控制装置产生的30～40kHz两个同频的超声电压作用于两相上，使陶瓷环和附在它上面的弹性圆环产生两个同频弯曲共振模态(驻波)。对这两个同频超声电压在空间上的相位和在时间上的相位进行调节，就可将这两个驻波迭加成单一的旋转模态—行波，通过定子和转子间的摩擦作用即可驱使转子运动。由此可知，超声电机突破了传统的电磁电机的概念，它没有磁极绕组和磁路，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将定子的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子(旋转型电机)或动子(直线型电机)的宏观运动。它与传统的电磁电机相比，具有惯性小、响应快、控制性好、不受磁场影响且其本身也不产生磁场、运动准确等特点。特别是它具有重量轻、结构简单、噪声小、低速大扭矩以及可直接驱动负载等特性。它不需要齿轮变速机构来降低转速，避免了使用齿轮变速机构而产生的振动、冲击与噪声等问题。可以说，超声电机技术是处于当今世界上的高新技术之一。

　　超声电机已在照相机、机器人、汽车、航空航天、微型机械等领域里得到成功的应用。最近几年，美国在航空航天工程中都陆续应用了超声电机；日本学者正在努力用直线型超声电机取代计算机上旋转电磁电机和齿轮机构。

　　专家预言：21世纪超声电机将大放光芒。我国的超声电机到目前为止尚未进入商业应用，而“世界上有些最先进的技术是买不来的”，特别象超声电机这样对国防和其他先进技术有重大作用的尖端技术，外国人更不会卖给我们。21世纪，我国将需要大量的、高性能的超声电机。面对我国国民经济各个领域对超声电机的需求，我国科学家将为发展我国拥有自主知识产权的超声电机而奋斗。