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[综合讨论] 超声马达及其基本原理简介:无电磁线圈的马达

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发表于 2018-3-16 15:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  1. 超声马达的特点
  超声马达是一种新型马达,它与电磁马达不同,不需要磁场,而是利用超声换能器把电能转换为一定模式的机械振动,然后再利用定子(振动着的弹性体)与转子(或滑块)表面间的摩擦力使转子转动或使滑块移动。与普通电磁马达比较,超声马达具有突出的特点:

    · 转速低,转矩大,在许多应用中可以省掉减速装置而直接驱动
    · 响应快,定位精度高
    · 体积小,功率密度高
    · 没有磁干扰,适合在磁场环境下工作
    · 控制方便

  因此超声马达在计算机、机器人、电镜、仪表以及其他高技术产品中有极其广阔的应用前景。

  2、超声马达的种类
  按波动形式分:
  行波马达;驻波马达。

  按运转形式分:
  线性马达;旋转马达。

  按振动模式分:
  单模式;多模式;模式转换。

  按换能器分:
  单一换能器型;复合换能器型。

  3、超声马达的工作原理
  (1) 超声行波马达的基本原理
  假如在弹性体表面的质点振动的轨迹是椭圆形(如表面波和板波在传播过程中就是这种情况,或者亦可由各种复合振动模式来实现)。当有一金属块压在此弹性体表面时,如图1所示,则金属滑块将朝波传播相反的方向移动。这是因为波沿x方向传播时,弹性体表面上的质点沿椭圆轨迹按逆时针方向运动,由于两表面间的摩擦力,以致带动金属滑块移动。这就是超声行波线性马达的基本原理。

  为此,除接触面处采用摩擦系数大的材料外,还需要给接触面施加一定的压力。如果弹性体是一个圆环,并且在其表面压有一金属环,则此金属环(转子)将作连续旋转运动,这就是超声行波旋转马达的工作原理。
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  图1 超声行波马达的基本原理。

  超声行波马达运行的基本条件:
  a. 在作为定子的弹性体的表面(与转子的接触面)上必须激发有质点沿椭圆轨迹的振动;

  b. 定子与滑块接触面间必须有一定的摩擦系数;

  c. 必须给接触面施加一定的压力。

  (2) 超声驻波马达的基本原理
  当一弹性体存在驻波时,其表面质点作用力的方向取决于其所处驻波的位置,如图2(a)、2(b)所示。如果在该弹性体(定子)表面质点作用力方向相同的位置加工出一些凸起部分,并在其上压一金属滑块,则滑块将沿与其对应的质点作用力方向作单向移动,如图2(c)、2(d)所示。这就是超声驻波线性马达的基本原理。同样,如果定子与转子都是圆环状,则转子将作连续转动。这就是超声驻波旋转马达的工作原理。
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  图2 超声驻波马达的基本原理

  其他类型超声马达的工作原理依不同结构会有所不同,只要在弹性体(定子)与转子(或滑块)接触的表面质点用各种振动模式激起椭圆轨迹运动,就能依靠表面间的摩擦力带动转子(或滑块)运动而构成各种超声马达。

  本文相关内容摘录自百度文库PPT讲义《声学新技术》,原文未标注作者,故本文也未能标识作者,还望见谅。

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