压电超声电机技术、工作及应用

超声波电机是在1965年由V.V . Lavrinko发明的。一般来说，我们知道这样一个事实，即原动力是由普通电动机的电磁场给出的。但是，这里提供一个动力，这些马达利用超声中的压电效应频率范围，从20千赫至10兆赫，正常人听不见。因此，它被称为压电超声电机技术。USMs采用超声波技术，利用一个部件的超声波振动功率进行操作。

在详细讨论这项技术之前，我们需要了解有关超声波传感器，压电传感器和压电驱动器。

压电式传感器

可以通过将这些转换成电能来测量像应变，力，应力和加速等物理量的变化。用于该过程的装置或传感器称为压电传感器。这个过程被称为压电效应。如果在晶体上施加电压，则压力将置于晶体原子上，导致原子的变形，其仅为0.1％。

超声波传感器

产生高频率——频率约为20千赫到10兆赫的声波——并通过读取发送信号后接收回波之间的时间间隔来确定目标的传感器被称为超声波传感器。因此,超声波传感器可用于障碍物检测并避免碰撞。

压电致动器

对于照相机，镜子，加工工具和其他类似设备的微调，需要精确的运动控制;这种精确的运动控制可以通过压电致动器实现。通过使用压电致动器可以将电信号转换为精确控制的物理位移。这些用于控制液压阀和专用电机。

压电超声波电机技术

简单地说，我们可以称超声波技术为压电效应的反比，因为在这种情况下电能被转换为运动。因此，我们可以称为压电USM技术。

引用锆钛酸铅和石英的压电材料非常经常用于USM，也用于压电致动器，即使压电致动器与USM不同。铌酸锂和一些其他单晶材料等材料也用于USM和压电技术。
压电作动器与usm之间的主要区别是定子与转子接触时的振动，这种振动可以通过谐振放大。驱动器运动的幅度在20 ~ 200nm之间。

超声波电机的类型

基于不同的标准，USMS分为不同类型，如下所示：

根据电机旋转操作的类型对usm进行分类

• 旋转式发动机
• 线性型电机

基于振动器形状的usm分类

• 棒型
• П形状
• 圆柱形
• 环（方形）类型

根据振动波的类型进行分类

• 驻波型-进一步分为两种类型:

1. 单向
2. 双向

• 传播波型或行驶波类型

超声波电机的工作

振动被诱导到电动机的定子中，并且用于将运动输送到转子，也可以调节摩擦力。活性材料的放大和（微观）变形用于产生机械运动。转子的宏观运动可以通过使用摩擦界面的微观方式来实现定子和转子。

这超声波电机由定子和转子组成。USM的操作改变转子或线性转换器。超声电机的定子由产生振动的压电陶瓷、放大振动的金属和与转子接触的摩擦材料组成。

每当施加电压时，在定子金属的表面上产生行波，这使得转子旋转。当转子与定子金属接触时，如上所述 - 但仅在行进波的每个峰值处 - 这导致椭圆形运动 - 并且通过这种椭圆形运动，转子沿朝向方向旋转到方向上旅行波。

超声波电机的特点和优点

• 这些尺寸较小，响应优异。
• 这些有十到几百转/分的低速和高扭矩，因此减少齿轮是不需要的。
• 这些包括高保持电源，即使电源关闭，它们也不需要制动和离合器。
• 与其他电磁电动机相比，它们小，体重较少。
• 这些电机不含任何电磁材料，它们不会产生电磁波。因此，即使在高磁场区域中也可以使用这些，因为它们不受磁场的影响。
• 这些马达没有任何齿轮，一个听不清的频率振动用于驱动这些马达。因此，它们不会产生任何噪音，它们的运行非常安静。
• 这些电机可以进行精确的速度和位置控制。
• 这些电机的机械时间常数是小于1ms和这些电机的速度控制一步一步。
• 这些电动机具有很高的效率，并且它们的效率对其尺寸不敏感。

超声波电机的缺点

• 需要高频电源。
• 由于这些马达靠摩擦运转，耐久性非常小。
• 这些电动机具有下垂的速度-转矩特性。

超声波电机的应用

• 用于相机镜头的自动对焦。
• 用于紧凑型纸张处理设备和手表。
• 用于输送机械部件。
• 用于干燥和超声波清洗。
• 用于向燃烧器中注入油。
• 作为已知的最好的电机，为设备的微型化提供了巨大的潜力。
• 用于MRI磁共振成像扫描在医学中。
• 用于控制像软盘，硬盘和CD驱动器的计算机的磁盘头。
• 在医学，航空航天和机器人。
• 用于自动控制滚动屏幕。
• 未来，这些电机可能会在汽车工业、纳米定位、微电子、bob足球体育app微电子机械系统技术和消费品。

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