1、共振，并吸收能量。停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发射出射频信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经计算机处理获得人体内部的图像。超声波电机的优势因为成像过程需要较强的磁场，超声波电机具有自身不产生磁场不受磁场干扰的特性，其结构部件可以采用非导磁材料，因此非常适合作为执行电机，例如设备线圈调整装置中的驱动电机。随着人工智能开始进入人们的生活，机器人的关节要求采用小型轻量多自由度的电机驱动。机器人的手臂亦日益向低刚度柔性化轻量化方向发展。超声波电机具有低速大转矩多自由度的特点，非常适合作为机器人的关节驱动。韩国的和日本的等人已成功的将超声波电机应用到机械手的手指关节上。美国国家航空航天局将超声波电机应用于火星探测器的机械手，其重量比使用传统直流电机降低了。在平面绘图仪中的应用图平面绘图仪中的超声波电机在平面绘图仪的在和轴各装台。

2、超声波电机是典型的机电体化产品。虽然仅有十多年的发明和发展历史，已在航空航天机器人精密仪器医疗设备等诸多领域已得到了很好的应用。目前仍是国内外开发研究的热点。超声波电机的分类按波的传播方式分类行波型超声波电机驻波型超声波电机。按转子的运动形式分旋转型超声波电机直线型超声波电机。按转子运动自由度分单自由度超声波电机多自由度超声波电机。这种电机结构简单转速高寿命长，是很有特色的类超声波电机，应用前景广阔。超声波电机的应用在照相机自动调焦中的应用在医疗设备中的应用在平面绘图仪中的应用在照相机自动调焦中的应用图超声波电机驱动的调焦镜头利用超声波电机具有结构特殊起动和制动速度快断电自锁的特点，日本佳能公司于年开始在照相机产品的中高档调焦镜头中采用环形超声波电机。如图所示，电机做成中空结构，具有质量轻结构简单低速大转矩且控制性能好的特点，是用作照相。

3、电机的转向是由椭圆运动的转向决定的这种电机结构简单转速高寿命长，是很有特色的类超声波电机，应用前景广阔。超声波电机的应用在照相机自动调焦中的应用在医疗设备中的应用在平面绘图仪中的应用在照相机自动调焦中的应用图超声波电机驱动的调焦镜头利用超声波电机具有结构特殊起动和制动速度快断电自锁的特点，日本佳能公司于年开始在照相机产品的中高档调焦镜头中采用环形超声波电机。如图所示，电机做成中空结构，具有质量轻结构简单低速大转矩且控制性能好的特点，是用作照相机镜头驱动的理想结构，目前其他照相机生产商也有类似的产品设计。在医疗设备中的应用超声波电机在纳米微量注射泵微监测手术设备微剂量配药维成像药物输送装置等医疗设备中已获得应用，其中比较典型的是核磁共振成像设备。核磁共振的成像原理将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内的氢原子核，引起氢原子核的。

4、另外，由于工作时谐振频率的漂移，要求有自动跟踪频率变化的反馈回路。相位控制改变两相电压的相位差，可以改变定子表面质点的椭圆运动轨迹，从而改变电机的转速。这种控制方法的缺点是低速起动困难，驱动电源设计较复杂。在以上种控制方式中，频率控制响应快易于实现低速起动，应用得最多第章超声波电机概述超声波电机的运动形成机理环形行波型超声波电机行波型超声波电机的驱动与控制其他类型的超声波电机超声波电机的应用超声波电机是利用压电材料压电陶瓷的逆压电效应，把电能转换为弹性体的超声振动，并通过摩擦传动的方式转换为运动体的回转或直线运动的新型驱动电机。电机驱动电源的频率般高于，已超出入耳所能采集到的声波范围，因此称为超声波电机。超声波电机的特点低速大转矩。无电磁噪声，电磁兼容性好。响应快控制特性好。断电自锁。运行噪声小。结构形式多样。摩擦损耗大，效率低。寿命短。。

5、上下表面施加正向电压，即在材料表面形成上正下负的电场，则压电材料在长度方面伸张厚度方面收缩。反之，若在该压电材料上下表面施加反向电场，则会在长度方向收缩厚度方向伸张。图逆压电效应示意图当在压电体表面施加交变电场时，压电体中就会激发出种模态的弹性振动。当外加电场的交变频率与压电体的机械谐振频率相同时，压电体就进入谐振状态，称为压电振子。当振动频率高于时，就属于超声振动。超声波电机的工作原理以图所示的情况为例，设定子在静止状态下与转子表面有微小间隙。当定子产生超声振动时，其上的接触摩擦点做周期运动，其轨迹为椭圆。当点运动到椭圆的上半圆时，将与转子表面接触，并通过摩擦作用拨动转子旋转当点运动到椭圆的下半周时，将与转子表面脱离，并反向回程。如果这种椭圆运动连续不断的进行下去，则对转子就具有连续定向的拨动，从而使转子连续不断的旋转。图质点运动的轨迹。

6、超声波电机直接驱动，不需要减速传动装置，伺服机构简单。当位置传感器检测到目标信号的瞬间，只要切断电源，因定转子间的摩擦力远大于转子的惯性力，电机立刻停止，所以响应很快。超声波电机开发应用的关键是要充分发挥其结构灵活多变，转子自由度大的特点，将电机与应用系统融为体，进行装置的最佳设计，简化系统结构，降低成本，提高工作可靠性和运行性能第章超声波电机概述超声波电机的运动形成机理环形行波型超声波电机行波型超声波电机的驱动与控制其他类型的超声波电机超声波电机的应用超声波电机是利用压电材料压电陶瓷的逆压电效应，把电能转换为弹性体的超声振动，并通过摩擦传动的方式转换为运动体的回转或直线运动的新型驱动电机。电机驱动电源的频率般高于，已超出入耳所能采集到的声波范围，因此称为超声波电机。超声波电机的特点低速大转矩。无电磁噪声，电磁兼容性好。响应快控制特性好。。

7、机镜头驱动的理想结构，目前其他照相机生产商也有类似的产品设计。在医疗设备中的应用超声波电机在纳米微量注射泵微监测手术设备微剂量配药维成像药物输送装置等医疗设备中已获得应用，其中比较典型的是核磁共振成像设备。核磁共振的成像原理将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内的氢原子核，引起氢原子核的共振，并吸收能量。停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发射出射频信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经计算机处理获得人体内部的图像。超声波电机的优势因为成像过程需要较强的磁场，超声波电机具有自身不产生磁场不受磁场干扰的特性，其结构部件可以采用非导磁材料，因此非常适合作为执行电机，例如设备线圈调整装置中的驱动电机。随着人工智能开始进入人们的生活，机器人的关节要求采用小型轻量多自由度的电机驱动。机器人的手臂亦日益向低刚度柔性化轻量化方向。

8、位置为，则从到在方向的位移为，取从到在方向的位移为电机的工作原理弹性体表面任质点的运动方程该式表明，弹性体表面任意点按照椭圆轨迹运动，这种运动使弹性体表面质点对移动体产生种驱动力，且移动体的运动方向与行波方向相反。如果把弹性体制成环形结构，当弹性体受到压电陶瓷振动激励产生逆时针转向的弯曲行波时，它表面的质点呈现顺时针方向的椭圆旋转运动。当把转子压紧在弹性体表面时，在摩擦力的作用下，转子就会转动起来。定子表面开槽，是为了加大定子接触部位的振动速度，提高超声波电机的转换效率，改善电机的性能。由式可知，在弹性体表面质点沿方向的运动速度为质点的运动速度是时间和空间的函数。在椭圆的最高点，轴方向的位移最大，方向的位移等于。方向的最大速度为表示弹性体表面。

9、发展。超声波电机具有低速大转矩多自由度的特点，非常适合作为机器人的关节驱动。韩国的和日本的等人已成功的将超声波电机应用到机械手的手指关节上。美国国家航空航天局将超声波电机应用于火星探测器的机械手，其重量比使用传统直流电机降低了。在平面绘图仪中的应用图平面绘图仪中的超声波电机在平面绘图仪的在和轴各装台超声波电机直接驱动，不需要减速传动装置，伺服机构简单。当位置传感器检测到目标信号的瞬间，只要切断电源，因定转子间的摩擦力远大于转子的惯性力，电机立刻停止，所以响应很快。超声波电机开发应用的关键是要充分发挥其结构灵活多变，转子自由度大的特点，将电机与应用系统融为体，进行装置的最佳设计，简化系统结构，降低成本，提高工作可靠性和运行性能超声波电机就是利用逆压电效应进行工作的。超声波电机的运动形成机理在图中，压电材料的极化方向如空心箭头所示，当压电材料。

10、激励电压不对称时，最大速度为调速方法改变激励电源的角频率电压幅值对应于驻波振幅和两相电源的相位差均可改变转子的运动速度。电压控制改变电压幅值可以改变行波的振幅，从而改变转子速度，但实际中很少采用。因为电压过低，压电元件有可能不起振电压过高又会提高元件的耐压要求，增加成本。速度控制方法频率控制调节谐振点附近的频率可以调节电机的速度，频率控制对超声波电动机最为合适。由于电机工作点在谐振点附近，因此调频具有响应快的特点。另外，由于工作时谐振频率的漂移，要求有自动跟踪频率变化的反馈回路。相位控制改变两相电压的相位差，可以改变定子表面质点的椭圆运动轨迹，从而改变电机的转速。这种控制方法的缺点是低速起动困难，驱动电源设计较复杂。在以上种控制方式中，频率控制响应快易于实现低速起动，应用得最多。若弹性体表面任点在弹性体未挠曲时的。

11、质点运动方向与行波行进方向相反。若定转子之间没有滑动，且转子表面与定子振动波形相切，则转子速度就等于椭圆最高点的运动速度。实际上，定子与转子表面的滑动总是存在的，因此电机转子的实际速度总是小于最大速度。电机的运行特性机械特性超声波电机的机械特性与直流电动机类似，但电机的转速随着转矩的增大下降更快，并且呈现明显的非线性。其他类型的超声波电机驻波超声波电机直线型超声波电机多自由度超声波电机非接触型超声波电机驻波超声波电机对于驻波超声波电机，在定子中激励的是单纯驻波振动，质点做往复直线运动，通过转换装置或与其他运动组合，把往复直线运动转换为椭圆运动，最后驱动转子旋转。楔形超声波电机图楔形超声波电机形成横向共振。纵横向振动合成的结果，使振动片前端质点的运动轨迹近似为椭圆。这种电机的优点结构简单。缺点在振动片与转子接触处摩擦严重仅能单方向旋转，且调。

12、电自锁。运行噪声小。结构形式多样。摩擦损耗大，效率低。寿命短。超声波电机是典型的机电体化产品。虽然仅有十多年的发明和发展历史，已在航空航天机器人精密仪器医疗设备等诸多领域已得到了很好的应用。目前仍是国内外开发研究的热点。超声波电机的分类按波的传播方式分类行波型超声波电机驻波型超声波电机。按转子的运动形式分旋转型超声波电机直线型超声波电机。按转子运动自由度分单自由度超声波电机多自由度超声波电机。效率特性超声波电机的最大效率出现在低速大转矩区域，因此适合低速运行。目前环形行波型超声波电机的效率般不超过。图典型的运行特性超声波电机的运行特性主要是指转速效率输出功率等与输出转矩之间的关系。这些特性与电机的类型控制方式等有关。行波型超声波电机的驱动与控制速度控制方法驱动控制电路速度控制方法转子运动速度的最大值为条件仅有。

参考资料：

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