超聲電機技術(shù)是振動學(xué)、波動學(xué)、摩擦學(xué)、動態(tài)設(shè)計、電力電子、自動控制、新材料和新工藝等學(xué)科結(jié)合的新技術(shù)。超聲電機不像傳統(tǒng)的電機那樣,利用電磁的交叉力來獲得其運動和力矩。超聲電機則是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動來獲得其運動和力矩的,將材料的微觀變形通過機械共振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運動。在這種新型電機中,壓電陶瓷材料盤代替了許許多多的銅線圈。
超聲電機作為一種新型的微電機,在轎車電器、辦公自動化設(shè)備、精密儀器儀表、計算機、工業(yè)控制系統(tǒng)航空航天、智能機器人等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)超聲波電機的研究成果,目前國外已經(jīng)成功應(yīng)用于照相機的自動焦距裝置、傳送裝置、自動升降裝置、精密繪圖儀、微機械驅(qū)動器等領(lǐng)域。
1、航天中的運用
電機在低溫和真空條件下的運行特性對航空航天的發(fā)展是極為重要的。超聲波電機具有的結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、不受磁場干擾、真空下無需潤滑油的優(yōu)點,是電磁電機在航空航天領(lǐng)域所不具有的。由此可見,超聲波電機以其高轉(zhuǎn)矩重量比、快速響應(yīng)、高精度和斷電自鎖等特點、將在航天航空等軍工領(lǐng)域中受到愈來愈大的重視。
2、光學(xué)機器
超聲波電機在照相機、攝像機、顯微鏡等光學(xué)儀器的聚焦系統(tǒng)中作為驅(qū)動原件,能獲得很滿意的效果。接觸式USM具有低速大轉(zhuǎn)矩的特點,在許多應(yīng)用場合中可免去減速裝置直接驅(qū)動。最典型的應(yīng)用于照相機的自動焦距鏡頭中,與采用傳統(tǒng)電機鏡頭相比,具有安靜、無電磁噪聲;定位精度高;調(diào)焦時間短;無齒輪減速、機構(gòu)簡單等優(yōu)點。
光學(xué)顯微鏡,自動焦距,顯微定位,微納米計算尺,LCD等顯示平板的生產(chǎn)測試檢查,晶片檢查定位,消除振動系統(tǒng),天文觀測儀器,自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),微型掃描儀,基因處理,微型手術(shù),光學(xué)鏡面調(diào)整等都應(yīng)用了超聲波電機。
3、工業(yè)機床中的應(yīng)用
由于超聲波電機結(jié)構(gòu)剛度大、定位精度高,它可用于工具驅(qū)動與控制裝置以及工件的定點傳輸。如機床的精密進給機構(gòu)、刀具的磨損調(diào)度裝置、微細電火花機的加工裝置、工件準(zhǔn)確定位與裝夾、縮緊裝置及夾具的快速調(diào)整。
4、民用產(chǎn)品的應(yīng)用
首先由于超聲電機的安靜、體積小等優(yōu)點,可用于壓縮機的使用上,在家電領(lǐng)域具有廣泛的用途;傳統(tǒng)的電機驅(qū)動由于在中間環(huán)節(jié),不可避免的存在累計誤差,而超聲波電機控制性能好,體積小,可用于精密控制,如電子手表;同時利用其控制精度高的特點,可用于IC、LSI等數(shù)控機器,印刷線路板加工、檢測,晶片遇見排列、焊接、封裝,半導(dǎo)體片等精密沖載。環(huán)狀壓電機可用于樓宇窗簾的自動開閉。
5、醫(yī)療與生物學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
生物材料微型操作器、計量設(shè)備、微型噴嘴、沖擊發(fā)生器、腎結(jié)石破碎治療機、氣管超聲掃描器。許多科學(xué)儀器,醫(yī)療器械會產(chǎn)生強磁場或者對電磁場干擾具有嚴格的要求,而超聲波電機避免這些問題,所以可以用于核磁共振環(huán)境下設(shè)備的驅(qū)動。
6、汽車
超聲波電機用于汽車車窗的驅(qū)動裝置中,可使它體積扁小、低速時具有大轉(zhuǎn)矩的優(yōu)點發(fā)揮得淋漓盡致。它還可用于磁懸浮列車上,為使列車懸浮于軌道上,使通過軌道上線圈的超導(dǎo)電流產(chǎn)生強磁場,需要大力矩和控制性能良好的驅(qū)動器,這對于USM來說是最適合的。