RSS订阅压电电动机
贡献者：XXLL 浏览：2325次 创建时间：2009-06-18
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利用压电体的压电逆效应进行机电能量转换的电动机。其原理与基于电磁感应的普通电动机显著不同，但基本功能和分类大致相同。一般分为交流压电电动机和直流压电电动机。运动方式分为旋转和直线运动两种。压电电动机由振动件和运动件两部分组成，没有绕组、磁体及绝缘结构。功率密度比普通电动机高得多，但输出功率受限制，宜制成轻、薄、短小形式。它的输出多为低速大推力（或力矩），可实现直接驱动负载。这种电机因内部不存在磁场，机械振动频率在可听范围外，因此对外界的电磁干扰和噪声影响很小。压电电动机易于大批量生产。
结构和工作原理 压电电动机的结构形式很多，但多数的动作原理相同，都是利用压电体在电压作用下发生振动，驱动运动件旋转或直线运动。图1中，压电体PE的一端固定于基座B，PE在电压V作用下产生振动，通过爪杆C使棘轮W旋转，获得旋转运动。图2中，薄壁圆筒状压电体PE的内外壁间加以电压V 时，就产生轴向伸缩运动。PE的两端各有一个电磁线圈W1和W2。W1通电时，产生的电磁力使PE一端固定于滑槽底座B上，另一端则随PE的伸缩在B的滑槽内位移。W2通电时，PE的固定端及位移端反之。只要W1和W2的通断间隔与PE的伸缩频率相适应，PE就可在B的滑槽内作单方向的位移，获得直线运动。
由于一般压电体的能量转换效率较低，且振动或伸缩的幅值很小，因而只能制成特殊要求的专用电动机，获得微小变位的蠕动。
超声波压电电动机 1981年，日本指田年生研制成超声波压电电动机（简称超声波电动机），克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷，压电电动机开始进入工业实用阶段，如外径50毫米，输入电压100伏，频率40千赫，输出功率可达4瓦的超声波电动机。
超声波电动机有驻波式和行波式两种。驻波式超声波电动机的条状压电体具有交替排列的极化区，施加直流电压时产生伸缩交替的变形，收缩部分凸起，伸长部分下凹，整条呈波状。电压极性相反，变形方向随之改变。如施加交流电压，压电体就随时间作振动变形。此变形是一系列以极化界面为过零点的脉振波，即驻波振动。行波式超声波电动机由两条相同的压电体相互错开半个极化区长度粘合成一体而成，当分别施加时间上相差90°电角度的交流电压时，两压电体就分别作驻波振动，由弹性体接受的合成振动波是一个随时间前进的行波，即作行波振动。驻波形式的能量转换效率较高，但需特殊的推力或力矩耦合部件，体积较大，且只能作单向运动，控制性能差，因而人们更重视行波方式的超声波电动机。
将条状压电体制成圆板或圆环，即可制成旋转运动的超声波电动机。当弹性体接收压电体的行波振动后，通过转子上的摩擦件，利用摩擦力使转子旋转。
一般超声波电动机要由20～200千赫的专用高频电源供电。电源需具有克服因温度变化而致频率漂移的自动频率调节功能和为保证二相交流电压时间相位相差90°电角度的鉴相及反馈控制环节。超声波电动机的转速与电源频率无关，转速-力矩特性的起始部分为略呈下垂的直线，因而既可作为精密驱动机构的驱动元件，也可在速度和位置伺服系统中作为执行元件。
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