超声马达及其基本原理简介：无电磁线圈的马达

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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。

　　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。

　　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。