超聲波電機(jī)課件

超聲波電動機(jī)簡介超聲波電動機(jī)簡介1超聲波電動機(jī)簡介超聲波電機(jī)是一種全新概念的微特電機(jī)，它利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，使振動體在超聲頻段內(nèi)產(chǎn)生振動，通過定子與動子間的摩擦輸出能量。由于超聲波電機(jī)具有傳統(tǒng)磁式電機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。超聲波電動機(jī)簡介超聲波電機(jī)是一種全新概念的2超聲波電動機(jī)簡介按照驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動的機(jī)理可分為駐波型和行波型兩種。駐波型是利用與壓電材料相連的彈性體內(nèi)激發(fā)的駐波來推動轉(zhuǎn)子運(yùn)動，屬間斷驅(qū)動方式；行波型則是在彈性體內(nèi)產(chǎn)生單向的行波，利用行波表面質(zhì)點(diǎn)的振動軌跡來傳遞能量，屬連續(xù)驅(qū)動方式。超聲波電動機(jī)簡介按照驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動的機(jī)理可分為駐波型和行波型兩3超聲波電動機(jī)簡介工作原理超聲波電動機(jī)簡介工作原理4超聲波電動機(jī)簡介由于超聲波電機(jī)的驅(qū)動機(jī)理不同于傳統(tǒng)的電磁式電機(jī)，因而具有磁式電機(jī)所不具有的一些特點(diǎn)，主要有：超聲波電動機(jī)簡介由于超聲波電機(jī)的驅(qū)動機(jī)理不同于傳統(tǒng)的電磁式電5超聲波電動機(jī)簡介

1.超聲波電機(jī)彈性振動體的振動速度和依靠摩擦傳遞能量的方式?jīng)Q定了它是一種低速電機(jī)，同時其能量密度是電磁電機(jī)的5到10倍左右，使得它不需要減速機(jī)構(gòu)就能低速時獲得大轉(zhuǎn)矩，可直接帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于電機(jī)系統(tǒng)省去的減速機(jī)構(gòu)，這不僅減小了體積、重量，而且提高了系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度。超聲波電動機(jī)簡介1.超聲波電機(jī)彈性振6超聲波電動機(jī)簡介

2.電磁式電機(jī)在外界強(qiáng)磁場的影響下不能正常工作，它所產(chǎn)生的磁場也會影響周圍某些對磁敏感設(shè)備的正常運(yùn)行。超聲波電機(jī)的構(gòu)成不需要線圈與磁鐵，本身不產(chǎn)生電磁波，所以外部磁場對其影響較小。超聲波電動機(jī)簡介2.電磁式電機(jī)在外界7超聲波電動機(jī)簡介

3.超聲波電機(jī)斷電時，定子與轉(zhuǎn)子之間的靜摩擦力使電機(jī)具有較大的靜態(tài)保持力矩，從而實(shí)現(xiàn)自鎖，省去了制動閘，簡化了定位控制，其動態(tài)響應(yīng)時間也較短。超聲波電動機(jī)簡介3.超聲波電機(jī)斷電時8超聲波電動機(jī)簡介

4.超聲波電機(jī)依靠定子的超聲振動來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動，超聲振動的振幅一般在微米數(shù)量級，在直接反饋系統(tǒng)中，位置分辨率高，容易實(shí)現(xiàn)較高的定位控制精度。超聲波電動機(jī)簡介4.超聲波電機(jī)依靠定9超聲波電動機(jī)簡介

5.超聲波電機(jī)的振動體的機(jī)械振動是人耳聽不到的超聲振動，而且它不需要減速機(jī)構(gòu)，因此也不存在減速機(jī)構(gòu)的噪聲，運(yùn)行非常安靜。超聲波電動機(jī)簡介5.超聲波電機(jī)的振動體10超聲波電動機(jī)簡介

6.超聲波電機(jī)獨(dú)特的驅(qū)動機(jī)理適應(yīng)了多種多樣結(jié)構(gòu)形式設(shè)計的需要，比如同一種驅(qū)動原理的超聲波電機(jī)，為了應(yīng)用于不同的安裝環(huán)境，其外形可以根據(jù)需要改變。超聲波電動機(jī)簡介6.超聲波電機(jī)獨(dú)特的驅(qū)11超聲波電動機(jī)簡介超聲波電動機(jī)的應(yīng)用超聲波電動機(jī)簡介超聲波電動機(jī)的應(yīng)用12超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電機(jī)具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、體積小、響應(yīng)速度快、低速大轉(zhuǎn)矩、定位精度高、無電磁干擾等，因而它的應(yīng)用范圍很廣，下面主要介紹了超聲波電機(jī)在實(shí)際生活中的一些應(yīng)用。超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電機(jī)具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、13超聲波電動機(jī)的簡介日本佳能公司從1982年起開始研究將超聲波電機(jī)應(yīng)用到照相機(jī)的鏡頭調(diào)焦中，至1987年，成功地將超聲波電機(jī)應(yīng)用到EOS系列照相機(jī)的鏡頭中，下圖所示為使用了環(huán)形超聲波電機(jī)的相機(jī)。與采用電磁型電機(jī)的鏡頭相比，使用超聲波電機(jī)的鏡頭有靜音、定位精度高、調(diào)焦時間短、無齒輪減速機(jī)構(gòu)等特點(diǎn)，性能較為優(yōu)良。超聲波電動機(jī)的簡介日本佳能公司從1982年起開始研究將超聲波14超聲波電動機(jī)的簡介日本精工公司每年生產(chǎn)二十萬臺用于手表振動報時的超聲波電機(jī)，如圖所示。超聲波電動機(jī)的簡介日本精工公司每年生產(chǎn)二十萬臺用于手表振動報15超聲波電動機(jī)的簡介由于超聲波電機(jī)可以做得很薄而且轉(zhuǎn)矩很大，所以很適合用在汽車專用電器中，如可用在汽車車窗的驅(qū)動裝置中，用在雨刮器、車燈轉(zhuǎn)向和汽車座椅調(diào)整等的驅(qū)動裝置中。右圖所示為豐田公司應(yīng)用于轎車方向盤操縱系統(tǒng)的超聲波電機(jī)。超聲波電動機(jī)的簡介由于超聲波電機(jī)可以做得很薄而且轉(zhuǎn)矩很大，所16超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電機(jī)在精密定位裝置和隨動系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用。如坐標(biāo)平臺的驅(qū)動源是在超聲波電機(jī)在精密定位裝置中的應(yīng)用，如圖所示。由于超聲波電機(jī)相應(yīng)快，當(dāng)位置傳感器檢測到目標(biāo)位置信號瞬間，切斷電源，電機(jī)立即停止，定位精度準(zhǔn)確，只需用開環(huán)控制即可實(shí)現(xiàn)較高精度的定位。超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電機(jī)在精密定位裝置和隨動系統(tǒng)中也有廣17超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電機(jī)應(yīng)用于微位移驅(qū)動裝置，即微位移超聲波電機(jī)，此電機(jī)適用于微小位移運(yùn)動，能以納米級位移驅(qū)動?？捎糜陔娮语@微鏡或者掃描隧道顯微鏡，以及用來做光柵衍射刻線、干涉光譜儀掃描、天體星座圖象分析和檢測、高精度位移檢測及分子測量設(shè)備中，如下圖所示。超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電機(jī)應(yīng)用于微位移驅(qū)動裝置，即微位移超18超聲波電動機(jī)的簡介由于超聲波電機(jī)運(yùn)行噪聲很低，因此適合于辦公場所、醫(yī)院、賓館、劇院、圖書館等對噪聲低有特別要求的場合，如某些地方將超聲波電機(jī)作為窗子上的窗簾機(jī)的驅(qū)動元件。超聲波電機(jī)在核磁共振裝置中的應(yīng)用。由于電機(jī)對外界磁場不敏感，在有磁場干擾時仍能正常工作，非常適合作為核磁共振裝置中某些設(shè)備的驅(qū)動源。如西門子旭醫(yī)療器械公司把三個超聲波電機(jī)用在核磁共振裝置的線圈調(diào)整裝置上，用來微調(diào)附屬于線圈上的調(diào)整用電容器容量。超聲波電動機(jī)的簡介由于超聲波電機(jī)運(yùn)行噪聲很低，因此適合于辦公19超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電動機(jī)的發(fā)展趨勢超聲波電動機(jī)的簡介超聲波電動機(jī)的發(fā)展趨勢20超聲波電動機(jī)的簡介控制困難:由于壓電材料的特殊性、摩擦發(fā)熱和環(huán)境變化等問題，驅(qū)動轉(zhuǎn)子的摩擦力將產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性變化。這種變化使控制電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動的難度大大增加。此外，由于壓電材料的特殊性，使得每一臺超聲波電動機(jī)所需要的驅(qū)動電源都不相同，這樣，電機(jī)和電源必須一一配套，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。壽命較短:超聲波電機(jī)的壽命大約2000小時，與傳統(tǒng)電機(jī)相比，長時間工作的耐久性不盡人意。運(yùn)行效率較低:由于超聲波電機(jī)的理論和計算方法及其結(jié)構(gòu)設(shè)計方法還不成熟，電機(jī)運(yùn)行效率較低，只有10%~40%，而傳統(tǒng)的電磁電機(jī)可達(dá)80%以上。超聲波電機(jī)存在的問題超聲波電動機(jī)的簡介控制困難:由于壓電材料的特殊性、摩擦發(fā)熱21超聲波電動機(jī)的簡介第一，新型摩擦材料和壓電材料的研制，以提高超聲波電機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)性。由于超聲波電機(jī)是依靠摩擦耦合來輸出能量，接觸面的磨損和疲勞是不可避免的，這極大的制約了超聲波電機(jī)的推廣應(yīng)用。目前，超聲波電機(jī)主要應(yīng)用在不需要連續(xù)工作的場合，比如照相機(jī)的聚焦系統(tǒng)，其累計壽命只需要十多個小時；汽車門窗開關(guān)和座椅頭靠調(diào)整裝置，累計工作時間需要伍百小時。但在許多應(yīng)用場合中，這樣的工作壽命滿足不了實(shí)際的需要，因此研究新型摩擦材料和壓電材料顯得尤為重要。為此，世界各國都在研制性能更優(yōu)越的摩擦材料，以提高超聲波電機(jī)的使用壽命。超聲波電動機(jī)的簡介第一，新型摩擦材料和壓電材料的研制，以提高22超聲波電動機(jī)的簡介第二，微型化和集成化。超聲波電機(jī)不同于傳統(tǒng)的磁式電機(jī)，它沒有線圈，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。其轉(zhuǎn)矩-體積比大，在結(jié)構(gòu)尺寸縮小時基本能保持效率不變，能量密度較其它微特電機(jī)高，非常適合作為微型機(jī)電系統(tǒng)中的動力源，因而微型化和集成化是超聲波電機(jī)的重要發(fā)展方向。超聲波電動機(jī)的簡介第二，微型化和集成化。超聲波電機(jī)不同于傳統(tǒng)23超聲波電動機(jī)的簡介第三，超聲波電機(jī)與生物醫(yī)學(xué)工程相結(jié)合，現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展使超聲波電機(jī)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用前景光明。由于生物醫(yī)學(xué)工程中要對細(xì)胞進(jìn)行加工、傳遞