超声电机简介 超声电机是一种全新概念的新型电机，它利用压电材料的逆压电效应，使定子表面产生一定轨迹的微米量级的振动，进而通过摩擦耦合将振动动能转换成转子或滑块的宏观运动(转动或平动)动能。超声电机的工作原理可以简述如下: 利用电能激励压电复合振子(该振子通常称为定子)。当电信号频率调整到与定子的机械共振频率一致时，定子的振动幅度最大。再借助定转子之间的预压力产生摩擦驱动力。于是与定子接触的转子靠摩擦驱动，实现了转动或平动。如图1所示，这是一个行波电机的运行原理图。电机定子表面粒子由于弯曲行波传播而产生了椭圆轨迹的振动。这些同相位振动的粒子在预压力的作用下与转子接触，靠定、转子间的摩擦力驱动
超声电机，作为一种创新的电机类型，主要利用了压电材料的逆压电效应来实现其独特的运行机制。这种电机的核心在于压电复合振子，通常被称为定子，由压电元件和弹性体组成。当施加电能时，定子会受到激励，产生微米级别的振动。这一振动是由于电信号的频率与定子的机械共振频率匹配，导致振动幅度达到最大。定子和转子之间预设的压力使得振动通过摩擦力传递，进而驱动转子进行旋转或平动。
超声电机的工作过程可以这样理解：当电信号频率调整至定子的共振频率，定子的粒子沿着椭圆轨迹振动。这些同相位振动的粒子在预压力作用下与转子接触，转子便在摩擦力的驱动下转动。转速取决于振动的振幅和频率，振幅越大，速度越快，而振幅的大小则是通过控制电信号的强度来调整的。此外，增大预压力可以增强摩擦力，从而增加力矩。
超声电机有多种结构形式，包括旋转型和直线移动型，以及圆盘型、圆管型、棒型、平板型、π型等不同设计。它们还可以按照驱动原理分为行波型和驻波型，以及依据运动自由度分为一维、二维和三维超声电机。
与传统的电磁电机相比，超声电机展现出诸多优势。它们能在低速下提供大的转矩，无需减速机构就能直接驱动负载。由于没有齿轮间隙，它们的定位精度极高，可达到微米甚至纳米级别。此外，超声电机的效率高（30%~40%），在大力矩密度时表现尤其出色，并且具备自保持力矩的特性。它们的惯性小，响应速度快，通常在毫秒级别内就能完成动作，而且运行时几乎无声，不会产生磁场干扰，同时具有良好的抗磁干扰能力。超声电机的结构相对简单，易于加工和小型化。
为了驱动超声电机，需要专用的电源供电。这种电源能够将直流电或工频交流电转化为频率和相位可调的超声频信号，供给电机并实现对其工作的精确控制。因此，超声电机在需要高精度、快速响应和低噪音的场合，如自动化设备、精密仪器、医疗设备和航空航天等领域有着广泛的应用前景。
