超声波压电电机一个典型的机电一体化产品,由电机本体和控制驱动电路两部分组成。初始于1981年,是日本指田年生研制成超声波压电电动机(简称超声波电动机),它克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷,压电电动机开始进入工业实用阶段,如外径50毫米,输入电压100伏,频率40千赫,输出功率可达4瓦的超声波电动机。
超声波电动机有驻波式和行波式两种。驻波式超声波电动机的条状压电体具有交替排列的极化区,施加直流电压时产生伸缩交替的变形,收缩部分凸起,伸长部分下凹,整条呈波状。电压极性相反,变形方向随之改变。如施加交流电压,压电体就随时间作振动变形。此变形是一系列以极化界面为过零点的脉振波,即驻波振动。
行波式超声波电动机由两条相同的压电体相互错开半个极化区长度粘合成一体而成,当分别施加时间上相差90°电角度的交流电压时,两压电体就分别作驻波振动,由弹性体接受的合成振动波是一个随时间前进的行波,即作行波振动。驻波形式的能量转换效率较高,但需特殊的推力或力矩耦合部件,体积较大,且只能作单向运动,控制性能差,因而人们更重视行波方式的超声波电动机。
一般超声波电动机要由20~200千赫的专用高频电源供电。而超声波电动机的转速与电源频率无关,转速-力矩特性的起始部分为略呈下垂的直线,因而既可作为精密驱动机构的驱动元件,也可在速度和位置伺服系统中作为执行元件。
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