短柱超声波电机国内外研究现状(2)
超声波电机国内外研究现状 20世纪40年代，人们就知道了超声波电机的工作原理，但直到80年代，随着具有高转换效率的压电陶瓷材料的出现，以及电力电子技术的发展，才逐步研制出各种类型的超声波电机。超声波电动机是采用压电材料驱动的, 它利用逆压电效应使定子机体产生柔性波动, 进而在定子表面质点的振动摩擦作用下将振动能耦合成转子的力矩输出 。采用弯曲旋转振动模态的超声波电动机也称柱体超声波电动机, 它是一种行波驻波混合型电动机, 利用定子的弯曲振动产生的摩擦力来传递能量。与其它超声波电动机相比, 它有体积小、力矩密度较大、响应时间快、加工相对容易等优点, 因而应用前景非常广阔。目前已用在照相机上控制镜头组进行调焦和过卷, 以及作为微型机器人手臂, 还有望用于血管内窥镜、微型特用飞行器的核心驱动机构等。同时由于它结构和工艺相对简单, 技术相对成熟, 容易实现批量化生产,成为所有超声波电动机中最容易实现产业化的一种。Sash Ida于1980年首先介绍了提供可用力矩的驻波型超声波电动机[5], 但这种电机只能单向旋转。1989年，日本的Minoru Kurosawa首先提出双转子杆式行波型超声波电动机[6-7]，其定子采用兰杰文振子的结构形式，利用四分区压电陶瓷片的纵向振动模式激发定子相互垂直的两相弯曲振动。1998年，Morita利用热液沉淀在金属表面沉积压电薄膜的方法[8]，成功地研制出一种高性能微型杆式超声波电机。国内多家科研院所也对其进行了研究, 清华大学对自由——自由弯曲振动模式的柱体超声波电动机进行了研究并用于二维微动台的驱动机构； 东南大学优化设计了短柱体超声波电动机并用于导弹的导引头中； 南航超声电机研究中心对上端自由、底边固支的圆柱体弯曲行波压电超声波电动机运动机理进行了研究 。