第八章 超聲波電機(jī)

1、第第8章章 超聲波電機(jī)超聲波電機(jī) 8.1 概述概述 8.2 超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理 8.3 環(huán)形行波型超聲波電機(jī)環(huán)形行波型超聲波電機(jī) 8.4 行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制 8.5 其他類型的超聲波電機(jī)其他類型的超聲波電機(jī) 8.6 超聲波電機(jī)的應(yīng)用超聲波電機(jī)的應(yīng)用超聲波電機(jī)是利用壓電材料超聲波電機(jī)是利用壓電材料(壓電陶瓷壓電陶瓷)的逆壓電效應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)換的逆壓電效應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)換為彈性體的超聲振動(dòng)，并通過(guò)摩擦傳動(dòng)的方式轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)體的回轉(zhuǎn)為彈性體的超聲振動(dòng)，并通過(guò)摩擦傳動(dòng)的方式轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)體的回轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的的新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的

2、頻率一般高于新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的頻率一般高于20kHz，已超出入耳所能采集到的聲波范圍，因此稱為已超出入耳所能采集到的聲波范圍，因此稱為超聲波電機(jī)超聲波電機(jī)。1. 超聲波電機(jī)的特點(diǎn)超聲波電機(jī)的特點(diǎn)（1）低速大轉(zhuǎn)矩。（）低速大轉(zhuǎn)矩。（2）無(wú)電磁噪聲，電磁兼容性好。（）無(wú)電磁噪聲，電磁兼容性好。（3）響應(yīng)）響應(yīng)快、控制特性好。（快、控制特性好。（4）斷電自鎖。（）斷電自鎖。（5）運(yùn)行噪聲小。（）運(yùn)行噪聲小。（6）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)形式多樣。形式多樣。（7）摩擦損耗大，效率低。（）摩擦損耗大，效率低。（8）壽命短。）壽命短。超聲波電機(jī)是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品超聲波電機(jī)是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。雖然僅有三

3、十多年的發(fā)明和雖然僅有三十多年的發(fā)明和發(fā)展歷史，發(fā)展歷史，已已在航空航天、機(jī)器人、精密儀器、醫(yī)療設(shè)備等諸多領(lǐng)在航空航天、機(jī)器人、精密儀器、醫(yī)療設(shè)備等諸多領(lǐng)域已得到了很好的應(yīng)用域已得到了很好的應(yīng)用。目前仍是國(guó)內(nèi)外開發(fā)研究的熱點(diǎn)。目前仍是國(guó)內(nèi)外開發(fā)研究的熱點(diǎn)。2. 超聲波電機(jī)的分類超聲波電機(jī)的分類按波的傳播方式分類按波的傳播方式分類：行波型超聲波電機(jī)行波型超聲波電機(jī)； 駐波型超聲波電機(jī)。駐波型超聲波電機(jī)。按轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)形式分按轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)形式分：旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)； 直線型超聲波電機(jī)。直線型超聲波電機(jī)。按轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)自由度分按轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)自由度分：?jiǎn)巫杂啥瘸暡姍C(jī)單自由度超聲波電機(jī)； 多自由度

4、超聲波電機(jī)。多自由度超聲波電機(jī)。按按定轉(zhuǎn)子定轉(zhuǎn)子接觸情況接觸情況分：分：接觸式超聲波電機(jī)接觸式超聲波電機(jī)； 非接觸式超聲波電機(jī)非接觸式超聲波電機(jī)。本章主要對(duì)本章主要對(duì)旋轉(zhuǎn)行波型超聲波電機(jī)旋轉(zhuǎn)行波型超聲波電機(jī)進(jìn)行進(jìn)行分析分析。8.2 超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理8.2.1 壓電效應(yīng)簡(jiǎn)介壓電效應(yīng)簡(jiǎn)介8.2.2 橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用8.2.1壓電效應(yīng)簡(jiǎn)介壓電效應(yīng)簡(jiǎn)介壓電效應(yīng)是由法國(guó)的居里兄弟在壓電效應(yīng)是由法國(guó)的居里兄弟在1880年首先發(fā)現(xiàn)的。年首先發(fā)現(xiàn)的。正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)：對(duì)于晶體構(gòu)造中不存在對(duì)稱中心的異極晶體，對(duì)于晶體構(gòu)造中不存在對(duì)稱中心的異極晶體，加在晶體上的

5、應(yīng)力，除了產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變以外，還在晶體加在晶體上的應(yīng)力，除了產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變以外，還在晶體中誘發(fā)出介質(zhì)極化或電場(chǎng)。中誘發(fā)出介質(zhì)極化或電場(chǎng)。逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)：若在晶體上施加電場(chǎng)，從而使該晶體產(chǎn)生電若在晶體上施加電場(chǎng)，從而使該晶體產(chǎn)生電極化，則晶體也將同時(shí)出現(xiàn)應(yīng)變和應(yīng)力極化，則晶體也將同時(shí)出現(xiàn)應(yīng)變和應(yīng)力。正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。超聲波電機(jī)就是利用逆壓電效應(yīng)進(jìn)行工作的。超聲波電機(jī)就是利用逆壓電效應(yīng)進(jìn)行工作的。8.2 超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)理在圖在圖8-1中，壓電材料的極化方向如空心箭頭所示，當(dāng)壓電材料中，壓電材料的極化方向

6、如空心箭頭所示，當(dāng)壓電材料的上下表面施加正向電壓，即在材料表面形成上正下負(fù)的電場(chǎng)，的上下表面施加正向電壓，即在材料表面形成上正下負(fù)的電場(chǎng)，則壓電材料在長(zhǎng)度方面伸張、厚度方面收縮。反之，若在該壓電則壓電材料在長(zhǎng)度方面伸張、厚度方面收縮。反之，若在該壓電材料上下表面施加反向電場(chǎng)，則會(huì)在長(zhǎng)度方向收縮、厚度方向伸材料上下表面施加反向電場(chǎng)，則會(huì)在長(zhǎng)度方向收縮、厚度方向伸張。張。圖圖8-1 逆壓電效應(yīng)示意圖逆壓電效應(yīng)示意圖當(dāng)在壓電體表面施加交變電場(chǎng)時(shí)，壓電當(dāng)在壓電體表面施加交變電場(chǎng)時(shí)，壓電體中就會(huì)激發(fā)出某種模態(tài)的彈性振動(dòng)。體中就會(huì)激發(fā)出某種模態(tài)的彈性振動(dòng)。當(dāng)外加電場(chǎng)的交變頻率與壓電體的機(jī)械當(dāng)外加電場(chǎng)的交變

7、頻率與壓電體的機(jī)械諧振頻率相同時(shí)，壓電體就進(jìn)入諧振頻率相同時(shí)，壓電體就進(jìn)入諧振狀諧振狀態(tài)態(tài)，稱為，稱為壓電振子壓電振子。當(dāng)振動(dòng)頻率高于。當(dāng)振動(dòng)頻率高于20kHz時(shí)，就屬于時(shí)，就屬于超聲振動(dòng)超聲振動(dòng)。8.2.2橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用超聲波電機(jī)的工作原理：超聲波電機(jī)的工作原理：以圖以圖8-2所示的所示的情況為例，設(shè)定子在靜止?fàn)顟B(tài)下與轉(zhuǎn)子情況為例，設(shè)定子在靜止?fàn)顟B(tài)下與轉(zhuǎn)子表面有一微小間隙。當(dāng)定子產(chǎn)生超聲振表面有一微小間隙。當(dāng)定子產(chǎn)生超聲振動(dòng)時(shí)，其上的接觸摩擦點(diǎn)動(dòng)時(shí)，其上的接觸摩擦點(diǎn)A做周期運(yùn)動(dòng)，做周期運(yùn)動(dòng)，其軌跡為一橢圓。其軌跡為一橢圓。當(dāng)當(dāng)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到橢圓的上點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到橢圓的上半圓時(shí)，將與轉(zhuǎn)

8、子表面接觸，并通過(guò)摩半圓時(shí)，將與轉(zhuǎn)子表面接觸，并通過(guò)摩擦作用撥動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；當(dāng)擦作用撥動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；當(dāng)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到橢圓點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到橢圓的下半周時(shí)，將與轉(zhuǎn)子表面脫離，并反的下半周時(shí)，將與轉(zhuǎn)子表面脫離，并反向回程。向回程。如果這種橢圓運(yùn)動(dòng)連續(xù)不斷的如果這種橢圓運(yùn)動(dòng)連續(xù)不斷的進(jìn)行下去，則對(duì)轉(zhuǎn)子就具有連續(xù)定向的進(jìn)行下去，則對(duì)轉(zhuǎn)子就具有連續(xù)定向的撥動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)。撥動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)。圖圖8-2 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡電機(jī)的轉(zhuǎn)向是由橢圓電機(jī)的轉(zhuǎn)向是由橢圓運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向決定的。運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向決定的。橢圓運(yùn)動(dòng)的形成：橢圓運(yùn)動(dòng)的形成：在空間有兩個(gè)相互垂直的振動(dòng)位移在空間有兩個(gè)相互垂直的振動(dòng)位移 和

9、和 ，均均由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成，振動(dòng)的角頻率為由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成，振動(dòng)的角頻率為 ，時(shí)間相位差為時(shí)間相位差為 ，振幅分振幅分別為別為 和和 ，即有，即有xuyuxy)sin()sin(yyxxtutu（8-1）從式（從式（8-1）中消去時(shí)間）中消去時(shí)間 t ，則，則22y2yyxyx2x2xsincos2uuuu（8-2）)210(，nn時(shí)，兩個(gè)位移為同相運(yùn)動(dòng)，合成軌跡為一直線；時(shí)，兩個(gè)位移為同相運(yùn)動(dòng)，合成軌跡為一直線；時(shí)，其軌跡為一橢圓時(shí)，其軌跡為一橢圓；n2 n時(shí)，軌跡為規(guī)則橢圓。時(shí)，軌跡為規(guī)則橢圓。8.2.2橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用8.2.2橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用橢圓運(yùn)動(dòng)及其作用圖圖8-3 橢圓

10、的形態(tài)橢圓的形態(tài)橢圓運(yùn)動(dòng)橢圓運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：為振動(dòng)的角為振動(dòng)的角頻率頻率轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：由振動(dòng)的相由振動(dòng)的相角超前相轉(zhuǎn)角超前相轉(zhuǎn)向滯后相向滯后相橢圓度：橢圓度：由振動(dòng)振幅由振動(dòng)振幅的差值確定的差值確定8.3 環(huán)形行波型超聲波電機(jī)環(huán)形行波型超聲波電機(jī)8.3.1 電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu)8.3.2 電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理8.3.3轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)速度8.3.4 電機(jī)的運(yùn)行特性電機(jī)的運(yùn)行特性8.3.1 電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu)環(huán)形行波型超聲波電機(jī)環(huán)形行波型超聲波電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。以振動(dòng)體由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。以振動(dòng)體為主體的定子上開有為主體的定子上開有齒槽齒槽，在定子不開槽的一面

11、粘貼有，在定子不開槽的一面粘貼有壓電陶瓷壓電陶瓷；轉(zhuǎn)子為一圓環(huán)；在定、轉(zhuǎn)子接觸的表面有一層特殊的轉(zhuǎn)子為一圓環(huán)；在定、轉(zhuǎn)子接觸的表面有一層特殊的摩擦材料摩擦材料，如圖如圖8-4所示。所示。圖圖8-4 環(huán)形超聲波電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子環(huán)形超聲波電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子圖圖8-5 環(huán)形超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)配圖環(huán)形超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)配圖8.3.1 電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖圖8-6 壓電陶瓷電極布置圖壓電陶瓷電極布置圖a）正面）正面 b）反面）反面圖中的陰影區(qū)域?yàn)槲捶筱y或?qū)D中的陰影區(qū)域?yàn)槲捶筱y或?qū)?yīng)部分的敷銀層已經(jīng)被磨去的應(yīng)部分的敷銀層已經(jīng)被磨去的小分區(qū)，它把壓電陶瓷的上下小分區(qū)，它把壓電陶瓷的上下極板分隔成不同的區(qū)域。圖極板分隔

12、成不同的區(qū)域。圖8-6 a）中相鄰兩個(gè)壓電分區(qū)的極）中相鄰兩個(gè)壓電分區(qū)的極化方向相反，分別以化方向相反，分別以“+”和和“- -”表示，在電壓激勵(lì)下一段表示，在電壓激勵(lì)下一段收縮，另一段伸長(zhǎng)，構(gòu)成一個(gè)收縮，另一段伸長(zhǎng)，構(gòu)成一個(gè)波長(zhǎng)的彈性波。波長(zhǎng)的彈性波。 極化分區(qū)可組成三個(gè)電極，其中極化分區(qū)可組成三個(gè)電極，其中A區(qū)區(qū)和和B區(qū)區(qū)表示驅(qū)動(dòng)環(huán)形超聲波電機(jī)的表示驅(qū)動(dòng)環(huán)形超聲波電機(jī)的兩相電極，它們利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)；而兩相電極，它們利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)；而s區(qū)區(qū)是傳感器是傳感器區(qū)，它利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生反饋電壓，該電壓可實(shí)時(shí)反映區(qū)，它利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生反饋電壓

13、，該電壓可實(shí)時(shí)反映定子的振動(dòng)情況，其反饋信號(hào)可用于控制驅(qū)動(dòng)電源的輸出頻率。定子的振動(dòng)情況，其反饋信號(hào)可用于控制驅(qū)動(dòng)電源的輸出頻率。壓電陶瓷環(huán)的周長(zhǎng)為行壓電陶瓷環(huán)的周長(zhǎng)為行波波長(zhǎng)的波波長(zhǎng)的n倍，圖中倍，圖中n=98.3.2 電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理1. 定子行波的產(chǎn)生定子行波的產(chǎn)生由于壓電陶瓷相鄰分區(qū)由于壓電陶瓷相鄰分區(qū)的極化方向相反，在共的極化方向相反，在共振頻率的交流電壓激勵(lì)振頻率的交流電壓激勵(lì)下，相鄰極化區(qū)將會(huì)分下，相鄰極化區(qū)將會(huì)分別伸張和收縮，從而在別伸張和收縮，從而在定子彈性體中激勵(lì)出彎定子彈性體中激勵(lì)出彎曲振動(dòng)曲振動(dòng)。圖圖8-7 定子行波的產(chǎn)生定子行波的產(chǎn)生a）定子彎曲振動(dòng)激勵(lì)）

14、定子彎曲振動(dòng)激勵(lì) b）駐波合成行波機(jī)理）駐波合成行波機(jī)理8.3.2 電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理設(shè)設(shè)A區(qū)和區(qū)和B區(qū)的駐波振動(dòng)分別為區(qū)的駐波振動(dòng)分別為tkxwcoscosAA)cos()cos(BBtkxw（8-3）（8-4）兩列駐波疊加可得兩列駐波疊加可得)cos()cos(coscosBABAtkxtkxwww（8-5）0BA22、 若若 ， ， ，則，則 )cos(0tkxw（8-6）沿沿 x 正正向行進(jìn)的行波。向行進(jìn)的行波。如何得到反向行波？如何得到反向行波？)cos(0tkxw8.3.2 電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理2. 定子表面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡定子表面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在定子的在定子的A區(qū)

15、和區(qū)和B區(qū)施加對(duì)稱激勵(lì)電壓時(shí)，在定子圓環(huán)表面的圓周上形區(qū)施加對(duì)稱激勵(lì)電壓時(shí)，在定子圓環(huán)表面的圓周上形成行波，如圖成行波，如圖8-8所示。所示。圖圖8-8 定子振動(dòng)機(jī)理定子振動(dòng)機(jī)理20hh 設(shè)彈性體的厚度為設(shè)彈性體的厚度為h，取，取 。 若彈性體表面任一點(diǎn)若彈性體表面任一點(diǎn)P在彈性體未在彈性體未撓曲時(shí)的位置為撓曲時(shí)的位置為P0，則從，則從P0到到P在在z方向的位移為方向的位移為，取0(1 cos )wh0cos()kxt（8-8）從從P0到到P在在x方向的位移為方向的位移為)sin(sin00000tkxkhxhhh（8-10）8.3.2 電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理彈性體表面任一質(zhì)點(diǎn)彈性體表面

16、任一質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方程的運(yùn)動(dòng)方程1)(2002202kh（8-11）該該式表明，式表明，彈性體表面任意一點(diǎn)彈性體表面任意一點(diǎn)P按照橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)按照橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使彈性體表面質(zhì)點(diǎn)對(duì)移動(dòng)體產(chǎn)生一種驅(qū)動(dòng)力，且移動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)方使彈性體表面質(zhì)點(diǎn)對(duì)移動(dòng)體產(chǎn)生一種驅(qū)動(dòng)力，且移動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)方向與行波方向相反向與行波方向相反。如果把彈性體制成環(huán)形結(jié)構(gòu)，當(dāng)彈性體受到壓電陶瓷振動(dòng)激勵(lì)產(chǎn)如果把彈性體制成環(huán)形結(jié)構(gòu)，當(dāng)彈性體受到壓電陶瓷振動(dòng)激勵(lì)產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的彎曲行波時(shí)，它表面的質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)順時(shí)針?lè)较虻臋E生逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的彎曲行波時(shí)，它表面的質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)順時(shí)針?lè)较虻臋E圓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)把轉(zhuǎn)子壓緊在彈性體表面時(shí)，在摩擦力的作用

17、下，圓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)把轉(zhuǎn)子壓緊在彈性體表面時(shí)，在摩擦力的作用下，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。定子表面開槽，是為了加大定子接觸部位的定子表面開槽，是為了加大定子接觸部位的振動(dòng)速度，提高超聲波電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，改善電機(jī)的性能。振動(dòng)速度，提高超聲波電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，改善電機(jī)的性能。8.3.3轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)速度由式（由式（8-10）可知，在彈性體表面質(zhì)點(diǎn)沿）可知，在彈性體表面質(zhì)點(diǎn)沿x方向的運(yùn)動(dòng)速度為方向的運(yùn)動(dòng)速度為)cos(00 xtkxkhtv（8-12）質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度是時(shí)間和空間的函數(shù)。質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度是時(shí)間和空間的函數(shù)。在橢圓的最高點(diǎn)在橢圓的最高點(diǎn) ，z 軸方向的位移最大，軸方向的位移

18、最大，x 方向的位移等于方向的位移等于0。x方向的最大速度為方向的最大速度為 =0kxt（）00 xmaxkhv（8-13）“- -”表示彈性體表面質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與行波行進(jìn)方向相反。表示彈性體表面質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與行波行進(jìn)方向相反。若定、轉(zhuǎn)子之間沒有滑動(dòng)，且轉(zhuǎn)子表面與定子振動(dòng)波形相切，則轉(zhuǎn)子若定、轉(zhuǎn)子之間沒有滑動(dòng)，且轉(zhuǎn)子表面與定子振動(dòng)波形相切，則轉(zhuǎn)子速度就等于橢圓最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度。速度就等于橢圓最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度。實(shí)際上，實(shí)際上，定子與轉(zhuǎn)子表面的滑動(dòng)總是存在的，因此電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際速定子與轉(zhuǎn)子表面的滑動(dòng)總是存在的，因此電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度總是小于度總是小于最大速度。最大速度。8.3.4 電機(jī)的運(yùn)行特性電機(jī)

19、的運(yùn)行特性機(jī)械特性：機(jī)械特性：超聲波電機(jī)的機(jī)械特性超聲波電機(jī)的機(jī)械特性與直流電動(dòng)機(jī)類似，但電機(jī)的轉(zhuǎn)速與直流電動(dòng)機(jī)類似，但電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增大下降更快，并且呈隨著轉(zhuǎn)矩的增大下降更快，并且呈現(xiàn)明顯的非線性現(xiàn)明顯的非線性。效率特性：效率特性：超聲波電機(jī)的最大效率超聲波電機(jī)的最大效率出現(xiàn)在低速、大轉(zhuǎn)矩區(qū)域，因此適出現(xiàn)在低速、大轉(zhuǎn)矩區(qū)域，因此適合低速運(yùn)行。目前環(huán)形行波型超聲合低速運(yùn)行。目前環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的效率一般不超過(guò)波電機(jī)的效率一般不超過(guò)45%。圖圖8-9 典型的運(yùn)行特性典型的運(yùn)行特性超聲波電機(jī)的超聲波電機(jī)的運(yùn)行特性運(yùn)行特性主要是主要是指轉(zhuǎn)速、效率、輸出功率等與輸出轉(zhuǎn)指轉(zhuǎn)速、效率、輸出功率等

20、與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。矩之間的關(guān)系。這些特性與電機(jī)的類型、控制方式等有關(guān)。這些特性與電機(jī)的類型、控制方式等有關(guān)。8.4 行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制8.4.1 速度控制方法速度控制方法8.4.2 驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)控制電路 8.4.1 速度控制方法速度控制方法轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)速度的最大值為轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)速度的最大值為xmax00vkh 0BA22、 條件：條件：僅有激勵(lì)電壓不對(duì)稱時(shí)僅有激勵(lì)電壓不對(duì)稱時(shí)，最大速度為，最大速度為)(coscossin22B22ABA0maxxttkhv（8-14）調(diào)速方法：調(diào)速方法：改變激勵(lì)電源的角頻率、電壓幅值（對(duì)應(yīng)于駐波振幅）改變激勵(lì)電源的角頻率、

21、電壓幅值（對(duì)應(yīng)于駐波振幅）和兩相電源的相位差均可改變轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)速度。和兩相電源的相位差均可改變轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)速度。 1. 電壓控制電壓控制改變電壓幅值可以改變行波的振幅改變電壓幅值可以改變行波的振幅，從而改變轉(zhuǎn)子速度，但，從而改變轉(zhuǎn)子速度，但實(shí)際實(shí)際中中很少采用。很少采用。因?yàn)殡妷哼^(guò)低，壓電元件有可能不起振因?yàn)殡妷哼^(guò)低，壓電元件有可能不起振；電壓過(guò)高又會(huì)電壓過(guò)高又會(huì)提高提高元件的元件的耐壓要求，增加成本。耐壓要求，增加成本。8.4.1 速度控制方法速度控制方法2. 頻率控制頻率控制調(diào)節(jié)諧振點(diǎn)附近的頻率可以調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，頻率控制對(duì)超聲波電調(diào)節(jié)諧振點(diǎn)附近的頻率可以調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，頻率控制對(duì)超聲波電動(dòng)

22、機(jī)最為合適。由于電機(jī)工作點(diǎn)在諧振點(diǎn)附近，因此調(diào)頻具有響應(yīng)動(dòng)機(jī)最為合適。由于電機(jī)工作點(diǎn)在諧振點(diǎn)附近，因此調(diào)頻具有響應(yīng)快的特點(diǎn)。另外，由于工作時(shí)諧振頻率的漂移，要求有快的特點(diǎn)。另外，由于工作時(shí)諧振頻率的漂移，要求有自動(dòng)跟蹤頻自動(dòng)跟蹤頻率變化的反饋回路率變化的反饋回路。3. 相位控制相位控制改變兩相電壓的相位差，可以改變定子表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，改變兩相電壓的相位差，可以改變定子表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種控制方法的缺點(diǎn)是低速起動(dòng)困難，驅(qū)動(dòng)從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種控制方法的缺點(diǎn)是低速起動(dòng)困難，驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)較復(fù)雜。電源設(shè)計(jì)較復(fù)雜。在以上在以上3種控制方式中，頻率控制響應(yīng)快、易于實(shí)

23、現(xiàn)低速起動(dòng)，應(yīng)種控制方式中，頻率控制響應(yīng)快、易于實(shí)現(xiàn)低速起動(dòng)，應(yīng)用得最多。用得最多。8.4.2 驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)控制電路的功能驅(qū)動(dòng)控制電路的功能是為超聲波電機(jī)提供具有一定電壓幅值是為超聲波電機(jī)提供具有一定電壓幅值，相位相位差為差為 的高頻激勵(lì)電壓。電路框圖的高頻激勵(lì)電壓。電路框圖如圖如圖8-10所示所示，它由，它由信號(hào)發(fā)生電信號(hào)發(fā)生電路路、移相電路移相電路、功率放大電路功率放大電路、頻率自動(dòng)跟蹤電路頻率自動(dòng)跟蹤電路等組成。等組成。2圖圖8-10 驅(qū)動(dòng)控制電路框圖驅(qū)動(dòng)控制電路框圖8.4.2 驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)控制電路高頻高頻信號(hào)發(fā)生信號(hào)發(fā)生器：器：是驅(qū)動(dòng)電路的核心，用來(lái)產(chǎn)生超聲頻率的信

24、號(hào)。是驅(qū)動(dòng)電路的核心，用來(lái)產(chǎn)生超聲頻率的信號(hào)。產(chǎn)生產(chǎn)生的的方法方法有：有：諧振電路、計(jì)算機(jī)控制的定時(shí)計(jì)數(shù)器、壓控振蕩電諧振電路、計(jì)算機(jī)控制的定時(shí)計(jì)數(shù)器、壓控振蕩電路等。壓控振蕩器產(chǎn)生超聲頻率的信號(hào)，具有頻率調(diào)節(jié)范圍寬、分路等。壓控振蕩器產(chǎn)生超聲頻率的信號(hào)，具有頻率調(diào)節(jié)范圍寬、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且壓控振蕩器的頻率由輸入電壓控制，因此可以辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且壓控振蕩器的頻率由輸入電壓控制，因此可以不用不用A/D變換和計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，比較常用。變換和計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，比較常用。移相器：移相器：使兩相驅(qū)動(dòng)電源具有要求的相位差。使兩相驅(qū)動(dòng)電源具有要求的相位差。功率放大器：功率放大器：使驅(qū)

25、動(dòng)信號(hào)滿足電機(jī)的功率要求。使驅(qū)動(dòng)信號(hào)滿足電機(jī)的功率要求。自動(dòng)頻率跟蹤電路自動(dòng)頻率跟蹤電路：自動(dòng)頻率跟蹤電路主要由電壓采樣器和積分器自動(dòng)頻率跟蹤電路主要由電壓采樣器和積分器兩部分組成。反饋電壓采樣器的功能是將內(nèi)部傳感器產(chǎn)生的反饋電兩部分組成。反饋電壓采樣器的功能是將內(nèi)部傳感器產(chǎn)生的反饋電壓采集進(jìn)來(lái)，并轉(zhuǎn)化為直流電壓；積分器的功能是對(duì)給定電壓信號(hào)壓采集進(jìn)來(lái)，并轉(zhuǎn)化為直流電壓；積分器的功能是對(duì)給定電壓信號(hào)與與反饋信號(hào)反饋信號(hào)的差值的差值做出反應(yīng)，輸出信號(hào)加到壓控振蕩器的輸入端，做出反應(yīng)，輸出信號(hào)加到壓控振蕩器的輸入端，從而實(shí)現(xiàn)變頻和自動(dòng)頻率跟蹤的功能。從而實(shí)現(xiàn)變頻和自動(dòng)頻率跟蹤的功能。 8.5 其他

26、類型的超聲波電機(jī)其他類型的超聲波電機(jī)8.5.1 駐波超聲波電機(jī)駐波超聲波電機(jī)8.5.2 直線型超聲波電機(jī)直線型超聲波電機(jī)8.5.3 多自由度超聲波電機(jī)多自由度超聲波電機(jī)8.5.4 非接觸型超聲波電機(jī)非接觸型超聲波電機(jī)8.5.1 駐波超聲波電機(jī)駐波超聲波電機(jī)對(duì)于駐波超聲波電機(jī)，在定子中激勵(lì)的是單純駐波振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)做往對(duì)于駐波超聲波電機(jī)，在定子中激勵(lì)的是單純駐波振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置或與其他運(yùn)動(dòng)組合，把往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置或與其他運(yùn)動(dòng)組合，把往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為橢圓運(yùn)動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。換為橢圓運(yùn)動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。1. 楔形超聲波電機(jī)楔形超聲波電機(jī)圖圖8-11

27、楔形超聲波電機(jī)楔形超聲波電機(jī)形成橫向共振?？v、橫向振動(dòng)合成的結(jié)果，使振動(dòng)片前端質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)形成橫向共振?？v、橫向振動(dòng)合成的結(jié)果，使振動(dòng)片前端質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為橢圓動(dòng)軌跡近似為橢圓。這種電機(jī)這種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：在振動(dòng)片缺點(diǎn)：在振動(dòng)片與轉(zhuǎn)子接觸處摩擦嚴(yán)重；僅能單方向旋轉(zhuǎn)，且與轉(zhuǎn)子接觸處摩擦嚴(yán)重；僅能單方向旋轉(zhuǎn)，且調(diào)速調(diào)速困難。困難。電機(jī)主要由電機(jī)主要由蘭杰文振子蘭杰文振子、振子前端的振子前端的楔形振動(dòng)片楔形振動(dòng)片和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子三部分組成。振子三部分組成。振子的端面沿長(zhǎng)度方向振動(dòng)，楔形結(jié)構(gòu)振的端面沿長(zhǎng)度方向振動(dòng)，楔形結(jié)構(gòu)振動(dòng)片的前端面與轉(zhuǎn)子表面稍微傾斜接動(dòng)片的前端面與轉(zhuǎn)子表面

28、稍微傾斜接觸，誘發(fā)振動(dòng)片前端向上運(yùn)動(dòng)的分量，觸，誘發(fā)振動(dòng)片前端向上運(yùn)動(dòng)的分量，8.5.1 駐波超聲波電機(jī)駐波超聲波電機(jī)2. 扭扭-縱復(fù)合型超聲波電機(jī)縱復(fù)合型超聲波電機(jī)圖圖8-12 扭扭-縱復(fù)合型縱復(fù)合型超聲波電機(jī)超聲波電機(jī)電機(jī)電機(jī)的的定子由兩個(gè)獨(dú)立的振子組成。縱振子定子由兩個(gè)獨(dú)立的振子組成。縱振子控制定子與轉(zhuǎn)子之間的摩擦力，扭振子控制控制定子與轉(zhuǎn)子之間的摩擦力，扭振子控制輸出轉(zhuǎn)矩。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和縱向振動(dòng)在定子彈性輸出轉(zhuǎn)矩。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和縱向振動(dòng)在定子彈性體合成體合成質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)。在定子的一個(gè)振動(dòng)。在定子的一個(gè)振動(dòng)周期中，當(dāng)定子做伸長(zhǎng)的縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，定子周期中，當(dāng)定子做伸長(zhǎng)的縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，定

29、子與與轉(zhuǎn)子接觸，抽取扭轉(zhuǎn)振子某一方向的運(yùn)動(dòng)通過(guò)摩擦力傳遞給轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子接觸，抽取扭轉(zhuǎn)振子某一方向的運(yùn)動(dòng)通過(guò)摩擦力傳遞給轉(zhuǎn)子，以輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)定子做縮短的縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子脫離，子，以輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)定子做縮短的縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子脫離，定子相反方向的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不傳遞給轉(zhuǎn)子，保證轉(zhuǎn)子單方向旋轉(zhuǎn)。定子相反方向的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不傳遞給轉(zhuǎn)子，保證轉(zhuǎn)子單方向旋轉(zhuǎn)。由于兩種復(fù)合運(yùn)動(dòng)可以獨(dú)立控制，所以由于兩種復(fù)合運(yùn)動(dòng)可以獨(dú)立控制，所以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大、工作穩(wěn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大、工作穩(wěn)定、可雙向旋轉(zhuǎn)，并且為設(shè)計(jì)者提供了較大的設(shè)計(jì)空間。定、可雙向旋轉(zhuǎn)，并且為設(shè)計(jì)者提供了較大的設(shè)計(jì)空間。8.5.2 直線型超聲波電機(jī)直線型超聲波電機(jī)圖

30、圖8-13 行波型直線超聲波電機(jī)行波型直線超聲波電機(jī)直線型超聲波電機(jī)也有多種類型，現(xiàn)以直線型超聲波電機(jī)也有多種類型，現(xiàn)以直線行波型超聲波電機(jī)直線行波型超聲波電機(jī)為例來(lái)說(shuō)明其工為例來(lái)說(shuō)明其工作原理。作原理。電機(jī)結(jié)構(gòu)：電機(jī)結(jié)構(gòu)：由由蘭杰文振子蘭杰文振子激振器、激振器、蘭杰蘭杰文振子文振子吸收器、橫梁和移動(dòng)體組成。吸收器、橫梁和移動(dòng)體組成。行波的產(chǎn)生：行波的產(chǎn)生：激振器上外加激勵(lì)電壓產(chǎn)激振器上外加激勵(lì)電壓產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)，使梁振動(dòng)。此時(shí)吸振器生逆壓電效應(yīng)，使梁振動(dòng)。此時(shí)吸振器受到梁的振動(dòng)產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，所產(chǎn)生的能量消耗在與之相連的負(fù)受到梁的振動(dòng)產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，所產(chǎn)生的能量消耗在與之相連的負(fù)載上。當(dāng)吸振

31、器能很好的吸收激振器傳來(lái)的振動(dòng)波時(shí)，有限長(zhǎng)直梁載上。當(dāng)吸振器能很好的吸收激振器傳來(lái)的振動(dòng)波時(shí)，有限長(zhǎng)直梁就好像變成了半無(wú)限長(zhǎng)直梁，這時(shí)直梁中就形成就好像變成了半無(wú)限長(zhǎng)直梁，這時(shí)直梁中就形成單向行波單向行波。梁表面。梁表面的的質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體作直線運(yùn)動(dòng)。，從而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體作直線運(yùn)動(dòng)。8.5.3 多自由度超聲波電機(jī)多自由度超聲波電機(jī)1. 兩自由度球形超聲波電機(jī)兩自由度球形超聲波電機(jī)圖圖8-14 兩自由度球形超聲波電機(jī)兩自由度球形超聲波電機(jī)兩自由度球形超聲波電機(jī)主要兩自由度球形超聲波電機(jī)主要由由一個(gè)球形轉(zhuǎn)子和兩個(gè)定子組成。一個(gè)球形轉(zhuǎn)子和兩個(gè)定子組成。定子與行波型超聲波電機(jī)類

32、似，定子與行波型超聲波電機(jī)類似，但端面加工成內(nèi)球面，以便與球但端面加工成內(nèi)球面，以便與球形轉(zhuǎn)子保持良好接觸。定子位于形轉(zhuǎn)子保持良好接觸。定子位于空間的不同位置，每一個(gè)定子可空間的不同位置，每一個(gè)定子可以驅(qū)動(dòng)球形轉(zhuǎn)子繞相應(yīng)的軸線旋以驅(qū)動(dòng)球形轉(zhuǎn)子繞相應(yīng)的軸線旋轉(zhuǎn)，因此電機(jī)有兩個(gè)自由度。轉(zhuǎn)，因此電機(jī)有兩個(gè)自由度。8.5.3 多自由度超聲波電機(jī)多自由度超聲波電機(jī)2. 三自由度超聲波電機(jī)三自由度超聲波電機(jī)圖圖8-15 圓柱圓柱-球體三自由度超聲波電機(jī)球體三自由度超聲波電機(jī)a）結(jié)構(gòu)圖）結(jié)構(gòu)圖 b）壓電陶瓷極化圖）壓電陶瓷極化圖電機(jī)電機(jī)定子為圓柱體定子為圓柱體，轉(zhuǎn)子為球體轉(zhuǎn)子為球體。定子。定子采用螺桿把金屬

33、彈性體和三組六片壓電采用螺桿把金屬?gòu)椥泽w和三組六片壓電陶瓷元件及電極片夾在一起。壓電陶瓷陶瓷元件及電極片夾在一起。壓電陶瓷元件利用元件利用縱壓電效應(yīng)來(lái)激發(fā)定子的振動(dòng)縱壓電效應(yīng)來(lái)激發(fā)定子的振動(dòng)模態(tài)模態(tài)，使用的壓電陶瓷為環(huán)狀。，使用的壓電陶瓷為環(huán)狀。縱壓電縱壓電陶瓷陶瓷沿厚度方向極化，沿厚度方向極化，彎曲振動(dòng)壓電陶彎曲振動(dòng)壓電陶瓷瓷分割為兩部分，并且相互反向極化。分割為兩部分，并且相互反向極化。六片壓電陶瓷按極性相反兩兩疊合成一組。六片壓電陶瓷按極性相反兩兩疊合成一組。A、B兩組壓電陶瓷元件激發(fā)彎曲兩組壓電陶瓷元件激發(fā)彎曲振動(dòng)，振動(dòng)，C組壓電陶瓷元件激發(fā)縱向振動(dòng)。組壓電陶瓷元件激發(fā)縱向振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)的

34、彎曲振動(dòng)與縱向振動(dòng)合成為質(zhì)點(diǎn)的彎曲振動(dòng)與縱向振動(dòng)合成為橢圓運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)彎曲振動(dòng)合成行波，因此橢圓運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)彎曲振動(dòng)合成行波，因此任意兩組壓電陶瓷通電都可以驅(qū)動(dòng)任意兩組壓電陶瓷通電都可以驅(qū)動(dòng)球形轉(zhuǎn)子沿相應(yīng)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)為兩兩正交的三自由度。球形轉(zhuǎn)子沿相應(yīng)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)為兩兩正交的三自由度。8.5.4 非接觸型超聲波電機(jī)非接觸型超聲波電機(jī)圖圖8-16 8-16 非接觸型超聲波電機(jī)非接觸型超聲波電機(jī)非接觸型超聲波電機(jī)非接觸型超聲波電機(jī)采用了采用了兩個(gè)蘭杰兩個(gè)蘭杰文振子文振子。當(dāng)蘭杰文振子上分別施加相。當(dāng)蘭杰文振子上分別施加相位差為位差為 的激勵(lì)電壓時(shí)，便在定子上的激勵(lì)電壓時(shí)，便在定子上

35、激勵(lì)出一個(gè)激勵(lì)出一個(gè)行波行波。在定子中傳播的行。在定子中傳播的行波波使間隙中的介質(zhì)上產(chǎn)生聲場(chǎng)，轉(zhuǎn)子使間隙中的介質(zhì)上產(chǎn)生聲場(chǎng)，轉(zhuǎn)子表面在聲場(chǎng)中受到兩個(gè)力的作用，一表面在聲場(chǎng)中受到兩個(gè)力的作用，一是與聲場(chǎng)輻射同向的輻射力，另一個(gè)是與聲場(chǎng)輻射同向的輻射力，另一個(gè)是轉(zhuǎn)子表面由于聲流坡度產(chǎn)生聲場(chǎng)分界層從而產(chǎn)生的粘滯力，是轉(zhuǎn)子表面由于聲流坡度產(chǎn)生聲場(chǎng)分界層從而產(chǎn)生的粘滯力，輻射輻射力浮起轉(zhuǎn)子，粘滯力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子隨聲場(chǎng)同向旋轉(zhuǎn)。力浮起轉(zhuǎn)子，粘滯力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子隨聲場(chǎng)同向旋轉(zhuǎn)。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)，是很有特色的一類超聲波電這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)，是很有特色的一類超聲波電機(jī)，應(yīng)用前景廣闊。機(jī)，應(yīng)用前

36、景廣闊。28.6 超聲波電機(jī)的應(yīng)用超聲波電機(jī)的應(yīng)用8.6.1 在照相機(jī)自動(dòng)調(diào)焦中的應(yīng)用在照相機(jī)自動(dòng)調(diào)焦中的應(yīng)用8.6.2 在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用 8.6.3在機(jī)器人中的應(yīng)用在機(jī)器人中的應(yīng)用8.6.4 在平面繪圖儀中的應(yīng)用在平面繪圖儀中的應(yīng)用8.6.1 在照相機(jī)自動(dòng)調(diào)焦中的應(yīng)用在照相機(jī)自動(dòng)調(diào)焦中的應(yīng)用圖圖8-17 超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)的調(diào)焦鏡頭的調(diào)焦鏡頭利用超聲波電機(jī)具有結(jié)構(gòu)特殊、起動(dòng)和利用超聲波電機(jī)具有結(jié)構(gòu)特殊、起動(dòng)和制動(dòng)速度快、斷電自鎖的特點(diǎn)，日本佳制動(dòng)速度快、斷電自鎖的特點(diǎn)，日本佳能公司于能公司于1987年開始在照相機(jī)產(chǎn)品的年開始在照相機(jī)產(chǎn)品的中高檔調(diào)焦鏡頭中采用環(huán)形

37、超聲波電機(jī)。中高檔調(diào)焦鏡頭中采用環(huán)形超聲波電機(jī)。如圖如圖8-17 所示，電機(jī)做成中空結(jié)構(gòu)，所示，電機(jī)做成中空結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低速大轉(zhuǎn)矩且具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低速大轉(zhuǎn)矩且控制性能好的特點(diǎn)，是用作照相機(jī)鏡頭控制性能好的特點(diǎn)，是用作照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)的理想結(jié)構(gòu)，目前其他照相機(jī)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)的理想結(jié)構(gòu)，目前其他照相機(jī)生產(chǎn)商也有類似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。商也有類似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。8.6.2 在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用 超聲波電機(jī)在納米微量注射泵、微監(jiān)測(cè)、手術(shù)設(shè)備、微劑量配藥、三超聲波電機(jī)在納米微量注射泵、微監(jiān)測(cè)、手術(shù)設(shè)備、微劑量配藥、三維成像、藥物輸送裝置等醫(yī)療設(shè)備中已獲得應(yīng)用，其中比較典型的是維成像、藥物輸送裝置等醫(yī)療設(shè)備中已獲得應(yīng)用，其中比較典型的是核磁共振核磁共振成像設(shè)備。成像設(shè)備。核磁共振的成像原理：核磁共振的成像原理：將人體置于特殊的磁場(chǎng)