超聲波電機是一種應(yīng)用超聲波的彈性振動方式以獲得驅(qū)動動力,然后再利用摩擦力帶動轉(zhuǎn)子而驅(qū)動的電機。它一般由振動體和移動體組成,振動體相當(dāng)于傳統(tǒng)電機中的定子,由壓電陶瓷和金屬彈性材料制成;移動體相當(dāng)于傳統(tǒng)電機中的轉(zhuǎn)子,由彈性體和摩擦材料及塑料等制成。
在振動體的壓電陶瓷振子上加高頻交流電壓時,利用逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)使定子在超聲頻段(頻率為20KHZ以上)產(chǎn)生微觀機械振動。并將這種振動通過共振放大和摩擦耦合變換成旋轉(zhuǎn)或直線型運動。
實現(xiàn)超聲波驅(qū)動有兩個前提條件:第一個前提條件對應(yīng)著機電能量轉(zhuǎn)換,利用逆壓電效應(yīng)由電能轉(zhuǎn)化成機械振動能;第二個前提條件對應(yīng)著運動形式轉(zhuǎn)化,往往通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來實現(xiàn),近年來亦有通過氣體或液體為中間介質(zhì)接觸為非接觸型超聲波電機,也稱為聲懸浮超聲波電機。
從超聲電機的工作原理可見,其正常工作離不開兩個能量轉(zhuǎn)換作用:機電轉(zhuǎn)換作用和摩擦轉(zhuǎn)換作用。機電轉(zhuǎn)換作用是指壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng),即對壓電陶瓷振子加高頻振蕩電流,使它以超聲波的頻率振動。
根據(jù)超聲電機的屈曲彈性波可分兩類:
1.駐波型超聲波電機,此種型式的超聲波電機其轉(zhuǎn)子被振動子的末端所驅(qū)動。
2.行進波型超音波馬達,此種型式的超聲波電機其轉(zhuǎn)子是由一沿著特定方向傳遞前進的行進波所驅(qū)動。雖然駐波型式的超聲波電機具有較高的機電轉(zhuǎn)換效率,然而由于行進波型式之超聲波電機,可以瞬間改變方向,且體積、重量等在設(shè)計上較具彈性,故在一般應(yīng)用上以行進波型超聲波電機為主。