超聲波電動(dòng)機(jī)

1、微特電機(jī)課程論文超聲波電動(dòng)機(jī)學(xué) 院: 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 日 期： 摘要：超聲波電機(jī)是一個(gè)機(jī)電耦合系統(tǒng)，涉及到振動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)、材料學(xué)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)等。超聲波電動(dòng)機(jī)利用壓電材料的逆壓電特性，激發(fā)電機(jī)定子的機(jī)械振動(dòng)，通過定轉(zhuǎn)子之間的摩擦力，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的定向運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)電機(jī)相比，它具有體積小、低速大轉(zhuǎn)矩、反應(yīng)速度快、不受磁場影響、保持力矩大等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)跨學(xué)科的高新技術(shù)。近幾年來超聲波電動(dòng)機(jī)已成為國內(nèi)外在微型電機(jī)方面的研究熱點(diǎn)。超聲波電機(jī)（Ultrasonic Motor，簡稱USM）是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種

2、全新概念的新型驅(qū)動(dòng)裝置 。超聲波電機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)在交變電場作用下，陶瓷會(huì)產(chǎn)生伸縮的現(xiàn)象直接將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，這種電機(jī)的工作頻率一般在20kHz以上，故稱為壓電超聲波電機(jī)。超聲波電動(dòng)機(jī)的不同命名：如振動(dòng)電動(dòng)機(jī)(Vibration Motor)、壓電電動(dòng)機(jī)(Piezoelectric Motor)、表面波電動(dòng)機(jī)(Surface Wave Motor)、壓電超聲波電動(dòng)機(jī)(Piezoelectric Ultrasonic Motor)、超聲波壓電驅(qū)動(dòng)器/執(zhí)行器(Ultrasonic piezoelectric actuator)等等。關(guān)鍵字：超聲波電機(jī)、逆壓電效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)、高新技術(shù)。

3、0引言超聲波電動(dòng)機(jī)的概念出現(xiàn)于1948年，英國的Williams和Brown申請了“壓電電動(dòng)機(jī)(Piezoelectric Motor)”的專利，提出了將振動(dòng)能作為驅(qū)動(dòng)力的設(shè)想，然而由于當(dāng)時(shí)理論與技術(shù)的局限，有效的驅(qū)動(dòng)裝置未能得以實(shí)現(xiàn)。1961年，Bulova Watch Ltd公司首次利用彈性體振動(dòng)來驅(qū)動(dòng)鐘表齒輪，工作頻率為360Hz，這種鐘表走時(shí)準(zhǔn)確，每月的誤差只有一分鐘，打破了那個(gè)時(shí)代的紀(jì)錄，引起了轟動(dòng)。前蘇聯(lián)學(xué)者V. V. Lavrinenko 于1964年設(shè)計(jì)了第一臺(tái)壓電旋轉(zhuǎn)電機(jī)，此后前蘇聯(lián)在超聲波電機(jī)研究領(lǐng)域一度處于世界領(lǐng)先水平，如設(shè)計(jì)了用于微型機(jī)器人的有2 或3 個(gè)自由度的超聲波

4、電機(jī)、 人工超聲肌肉及超聲步進(jìn)電機(jī)等。不過，由于語言等方面的原因, 前蘇聯(lián)的一些重要研究成果并未被西方科學(xué)界所充分了解。1969 年，英國Salfod 大學(xué)的兩名教授介紹了一種伺服壓電電機(jī)，這種電機(jī)采用二片式壓電體結(jié)構(gòu)，其速度、運(yùn)動(dòng)形式和方向都可以任意變化，響應(yīng)速度也是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電機(jī)所不能及的。美國IBM 公司的Barth 也在1973 年提出了一種超聲波電動(dòng)機(jī)的模型，從而使這種新型電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的工作。 1978年，前蘇聯(lián)的Vasiliev成功地構(gòu)造了一種能夠驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載的壓電超聲波電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)使用由位于兩個(gè)金屬塊之間的壓電元件所組成的超聲換能器，將該換能器激起與轉(zhuǎn)子接觸的振動(dòng)片縱

5、向振動(dòng)，通過振動(dòng)片與轉(zhuǎn)子間的摩擦來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于不僅能降低共振頻率，而且能放大振幅，遺憾的是，這種電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于溫度的升高、摩擦及磨損等原因，很難保持振動(dòng)片的恒幅振動(dòng)。1982年，Sashida又提出并制造了另一臺(tái)超聲波電動(dòng)機(jī)行波型超聲波電動(dòng)機(jī)，從原來的由駐波定點(diǎn)、定期推動(dòng)轉(zhuǎn)子變換成由行波連續(xù)不斷地推動(dòng)轉(zhuǎn)子，大大地降低了定子與轉(zhuǎn)子接觸面上的摩擦和磨損。這種電機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)質(zhì)就是定子表面的質(zhì)點(diǎn)形成了橢圓運(yùn)動(dòng)。之后，在日本掀起了利用各種振動(dòng)模態(tài)的研究熱潮，如利用縱向、彎曲、扭轉(zhuǎn)等振動(dòng)來獲得橢圓運(yùn)動(dòng)。這種電機(jī)的研究成功，為超聲波電動(dòng)機(jī)走向?qū)嵱秒A段奠定了基礎(chǔ)。1987年，行波超聲波

6、電動(dòng)機(jī)終于達(dá)到了商業(yè)應(yīng)用水平。此后許多超聲波電動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品不斷地研制出來并推向市場。1 超聲波電機(jī)工作原理超聲學(xué)科結(jié)合的新技術(shù)。超聲電機(jī)不像傳統(tǒng)的電機(jī)那樣，利用電磁的交叉力來獲得其運(yùn)動(dòng)和力矩。超聲電機(jī)則是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)來獲得其運(yùn)動(dòng)和力矩的，將材料的微觀變形通過機(jī)械共振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運(yùn)動(dòng)。二、超聲波電動(dòng)機(jī)的分類。2超聲波電機(jī)的特點(diǎn)（1）超聲電機(jī)可以得到較低轉(zhuǎn)速，因此輸出力矩較大，可以省去減速機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)負(fù)載。 （2）因?yàn)槌曤姍C(jī)不使用電磁場作為驅(qū)動(dòng)力，因此電磁輻射小。許多情況下，不希望有電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，或者在強(qiáng)磁場環(huán)境中，電磁電機(jī)的正常工作會(huì)受到影

7、響，而超聲電機(jī)不需要做太多的電磁屏蔽處理就可以在這些條件下工作。 （3）超聲電機(jī)依靠定、轉(zhuǎn)子之間的接觸摩擦作為驅(qū)動(dòng)方式，關(guān)閉電源后轉(zhuǎn)子就會(huì)馬上停止，并在摩擦力的作用下固定不動(dòng) （4）超聲電機(jī)的響應(yīng)時(shí)間較短，一般在十幾毫秒以內(nèi)。 （5）超聲電機(jī)沒有電磁線圈，可以不用銅材，節(jié)省原料造價(jià)。 （6）超聲電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過改變驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，比較靈活。 （7）超聲電機(jī)在很小尺寸上都可以有效工作。3超聲波電機(jī)的分類3.1.1環(huán)狀或盤式行波型超聲波電動(dòng)機(jī)圖3-1由底部粘接著壓電陶瓷元件的環(huán)狀定子和環(huán)狀轉(zhuǎn)子構(gòu)成。對極化后的壓電陶瓷元件施加定的高頻交變電壓，在

8、定子彈性體中形成沿圓周方向的彎曲行波。對定、轉(zhuǎn)子施加一定的預(yù)壓力，轉(zhuǎn)子受到與行波傳播方向相反的摩擦力作用而連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子上的齒槽用于改善電機(jī)的工作性能。3.1.2 直線式行波型超聲波電動(dòng)機(jī)（1）雙Langevin振子型：利用兩個(gè)Langevin壓電換能器，分別作為激振器和吸振器，當(dāng)吸振器能很好地吸收激振器端傳來的振動(dòng)波時(shí)，有限長直梁似乎變成了根半無限長梁，這時(shí)，在直梁中形成單向行波，驅(qū)動(dòng)滑塊作直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)互換激振器與吸振器的位置時(shí)，形成反向行波，實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)動(dòng)。圖3-2（2）單軌型直線超聲波電動(dòng)機(jī)：把金屬兩端焊接起來形成田徑跑道狀的定子軌道，并在上面設(shè)置具有壓緊裝置的移動(dòng)體(滑塊)。壓電陶瓷片粘

9、在導(dǎo)軌的背面，通過兩相時(shí)間、空間互差90°電角度的壓電陶瓷橫向伸縮，在封閉的彈性導(dǎo)軌中激發(fā)出由兩個(gè)同頻駐波疊加而成的行波，以此驅(qū)動(dòng)壓緊在導(dǎo)軌上的滑塊做直線運(yùn)動(dòng)。圖3-33.1.3 駐波型超聲波電動(dòng)機(jī)Sashida研制的楔形駐波型超聲波電動(dòng)機(jī)由Langevin振子、振子前端的楔形振動(dòng)片和轉(zhuǎn)子三部分組成。振子的端面沿長度方向振動(dòng)，楔形結(jié)構(gòu)振動(dòng)片的前端面與轉(zhuǎn)子表面稍微傾斜接觸(夾角為q)，誘發(fā)振動(dòng)片前端產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)的分量，產(chǎn)生橫向共振，縱橫振動(dòng)合成的結(jié)果，使振動(dòng)片前端質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為橢圓。振動(dòng)片向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，振動(dòng)片與轉(zhuǎn)子接觸處的摩擦力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，脫離接觸，沒有運(yùn)動(dòng)的傳遞，轉(zhuǎn)

10、子依靠其慣性保持方向向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種電機(jī)設(shè)計(jì)簡單，但存在兩個(gè)缺點(diǎn)：在振動(dòng)片與轉(zhuǎn)子接觸處磨損嚴(yán)重；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較難控制，僅能單方向旋轉(zhuǎn)。圖3-4日立Maxell公司的改進(jìn)型駐波超聲波電動(dòng)機(jī)，采用機(jī)械扭轉(zhuǎn)連接器取代了楔形振動(dòng)片，借助扭轉(zhuǎn)連接器將壓電振子產(chǎn)生的縱向振動(dòng)誘發(fā)出扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，兩種振動(dòng)在扭轉(zhuǎn)連接器前端合成質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這種電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min，輸出轉(zhuǎn)矩1.3N m，能量轉(zhuǎn)換效率為80，超過傳統(tǒng)電磁型電機(jī)。圖3-5駐波超聲波電動(dòng)機(jī)是利用在彈性體內(nèi)激發(fā)的駐波來驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體移動(dòng)。但是，單一的駐波并不能傳遞能量，因?yàn)閺椥泽w表面質(zhì)點(diǎn)作同相振動(dòng)。因此，駐波型超聲波電動(dòng)機(jī)通過激發(fā)并合

11、成相互垂直的兩個(gè)駐波，使得彈性體表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓振動(dòng)，直接或間接地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體運(yùn)動(dòng)而輸出能量。根據(jù)激勵(lì)兩個(gè)駐波振動(dòng)的方式不同,駐波超聲波電動(dòng)機(jī)分為：（1）縱扭振動(dòng)復(fù)合型:采用兩個(gè)獨(dú)立的壓電振子分別激發(fā)互相垂直的兩個(gè)駐波振動(dòng)，合成彈性體表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓振動(dòng)軌跡。（2）模態(tài)轉(zhuǎn)換型：模態(tài)轉(zhuǎn)換型僅有一個(gè)壓電振子激發(fā)某一方向的振動(dòng)，再通過一個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)換振子同時(shí)誘發(fā)與其垂直的振動(dòng)，二者合成彈性體表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓振動(dòng)軌跡，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體運(yùn)動(dòng)。3.1.4 非接觸式超聲波電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間不直接接觸，而是在它們之間填充一種介質(zhì)：液體或氣體。當(dāng)定子振動(dòng)時(shí)，也就引起了介質(zhì)的振動(dòng)，在介質(zhì)與轉(zhuǎn)子的接觸面就形成了摩擦力，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子

12、運(yùn)轉(zhuǎn)。非接觸式超聲波電動(dòng)機(jī)是以犧牲轉(zhuǎn)矩為代價(jià)的，其驅(qū)動(dòng)力都很小。圖3-63.1.5多自由度超聲波電動(dòng)機(jī) 電機(jī)由球形轉(zhuǎn)子、兩對徑向定子等組成。定子是一個(gè)短圓柱體，用等截面梁穿過定子來施加軸向力，使得定子與轉(zhuǎn)子緊密接觸。利用粘貼在定子上的壓電陶瓷同時(shí)在定子上激發(fā)出兩個(gè)在空間互相垂直的振動(dòng)模態(tài)，兩個(gè)模態(tài)合成使得定子側(cè)表面產(chǎn)生行波，從而通過摩擦接觸驅(qū)動(dòng)球形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。兩對徑向定子置于一個(gè)平面內(nèi)不同的位置，這樣電機(jī)就可得到兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。4 超聲波電機(jī)的基本原理超聲波電機(jī)就是利用超聲波頻率范圍內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)來獲得動(dòng)力源的裝置，借助摩擦傳遞彈性超聲波振動(dòng)以獲得動(dòng)力。超聲波電機(jī)獲得能量的超聲波振動(dòng)源又與壓電陶

13、瓷有著密切聯(lián)系，當(dāng)對壓電陶瓷施加交變電壓時(shí)，壓電陶瓷本身或壓電陶瓷和金屬的混合體就會(huì)產(chǎn)生周期性地伸縮，即逆壓電效應(yīng)，通過這種伸縮，電機(jī)產(chǎn)生了動(dòng)力。與傳統(tǒng)的電機(jī)不同，超聲波電機(jī)無繞組和磁極，無需通過電磁作用產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)力。一般由振動(dòng)體(相當(dāng)于傳統(tǒng)電機(jī)中的定子，由壓電陶瓷和金屬彈性材料制成)和移動(dòng)體(相當(dāng)于傳統(tǒng)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，由彈性體和摩擦材料及塑料等制成)組成。在振動(dòng)體的壓電陶瓷振子上加高頻交流電壓時(shí)，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(jī)械振動(dòng)。并將這種振動(dòng)通過共振放大和摩擦耦合變換成旋轉(zhuǎn)或直線型運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)超聲波驅(qū)動(dòng)有兩個(gè)前提條件：首先，需在定子表面激勵(lì)出穩(wěn)態(tài)

14、的質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡；其次，將定子表面質(zhì)點(diǎn)水平方向的微觀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運(yùn)動(dòng)或平動(dòng)。第一個(gè)前提條件對應(yīng)著機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，利用逆壓電效應(yīng)由電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械振動(dòng)能：第二個(gè)前提條件對應(yīng)著運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化，往往通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來實(shí)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(jī)，也稱為聲懸浮超聲波電機(jī)。從超聲電機(jī)的工作原理可見，其正常工作離不開兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換作用：機(jī)電轉(zhuǎn)換作用和摩擦轉(zhuǎn)換作用。機(jī)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(dòng)。摩擦轉(zhuǎn)換作用是指彈性體(定子與壓電陶瓷的合稱)的振動(dòng)經(jīng)過定子與轉(zhuǎn)子工作面間的摩擦作用轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子的直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)

15、運(yùn)動(dòng)。要保證大力矩輸出、止動(dòng)性好，必須滿足的條件就是有效足夠的機(jī)電轉(zhuǎn)換作用和有效穩(wěn)定的摩擦轉(zhuǎn)換作用。此外，人耳所能聽到的的聲音頻率約為20Hz-20KHZ，而當(dāng)頻率超過20KHz以上，人耳便無法辨識(shí)，成為超聲波。對超聲波電機(jī)的壓電材料輸入電壓所產(chǎn)生的是晶體的形變，因此利用壓電材料來帶動(dòng)轉(zhuǎn)子，其前進(jìn)的距離相當(dāng)小，約是微米等級(jí)，因此若要此電機(jī)做長距離運(yùn)動(dòng)，就必須輸入超聲波的高頻電壓，使定子產(chǎn)生極高的振動(dòng)頻率才能得到合適的轉(zhuǎn)速，這也正是超聲波電機(jī)的由來。5超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下圖為DSP控制的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理框圖，DSP作為整個(gè)系統(tǒng)的控制單元，通過DSP產(chǎn)生滿足超聲波電機(jī)諧振頻率的高頻的方波信號(hào)，經(jīng)過

16、前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路來控制MOSFET的開關(guān)，由此產(chǎn)生兩路高頻的方波來驅(qū)動(dòng)超聲波電機(jī)。圖5-1驅(qū)動(dòng)器固定二相輸入電壓為超聲波的額定電壓，二相高頻交流輸出電壓的時(shí)間相移取士90，由此實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。圖5-2通過實(shí)驗(yàn)測得，左圖所示是兩相相位相差90度高頻的方波信號(hào)波形，此信號(hào)用來作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)行波型超聲波電機(jī)。右圖所示是加上電機(jī)后，輸出的電壓波形，兩路平滑的、相位位移相差90°的正弦波信號(hào)。而轉(zhuǎn)速和兩相驅(qū)動(dòng)電壓相位差曲線如下圖所示，此時(shí)電機(jī)為帶負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。通過改變兩相驅(qū)動(dòng)電壓相位差可達(dá)到調(diào)速的目的。圖5-36超聲波電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域超聲波電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在微觀領(lǐng)域、要求無電磁干擾的環(huán)

17、境中等一些場合。其應(yīng)用領(lǐng)域可概括如下：(1) 航空航天領(lǐng)域航空航天器往往處在高真空、極端溫度、強(qiáng)輻射、無法有效潤滑等惡劣條件中，且對系統(tǒng)重量要求嚴(yán)苛，超聲馬達(dá)是其中驅(qū)動(dòng)器的最佳選擇。(2) 精密儀器儀表電磁馬達(dá)用齒輪箱減速來增大力矩，由于存在齒輪間隙和回程誤差，難以達(dá)到很高定位精度，而超聲馬達(dá)可直接實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，且響應(yīng)快、控制特性好，可用于精密儀器儀表。(3) 機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用超聲電動(dòng)機(jī)作為機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，可將關(guān)節(jié)的固定部分和運(yùn)動(dòng)部分分別與超聲馬達(dá)的定、轉(zhuǎn)子作為一體，使整個(gè)機(jī)構(gòu)非常緊湊。日本開發(fā)出球型超聲電動(dòng)機(jī)，為多自由度機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)解決了諸多的難題。(4) 微型機(jī)械技術(shù)中的微驅(qū)動(dòng)器微型電機(jī)

18、作為微型機(jī)械的核心，是微型機(jī)械發(fā)展水平的重要標(biāo)志。微電子機(jī)械系統(tǒng)(micro electronic mechanical systems，縮寫MEMS)的制造研發(fā)中，其電機(jī)多是毫米級(jí)的。醫(yī)療領(lǐng)域是微機(jī)械技術(shù)運(yùn)用最具代表性的領(lǐng)域之一，超聲電機(jī)在手術(shù)機(jī)器人和外科手術(shù)器械上已得到應(yīng)用。(5) 電磁干擾很強(qiáng)或不允許產(chǎn)生電磁干擾的場合在核磁共振環(huán)境下和磁懸浮列車運(yùn)行的條件下，電磁電機(jī)不能正常工作，超聲馬達(dá)卻能勝任。7超聲波電機(jī)的發(fā)展趨勢第一，新型摩擦材料和壓電材料的研制，以提高超聲波電機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)性。由于超聲波電機(jī)是依靠摩擦耦合來輸出能量，接觸面的磨損和疲勞是不可避免的，這極大的制約了超聲波電機(jī)的推廣

19、應(yīng)用。目前，超聲波電機(jī)主要應(yīng)用在不需要連續(xù)工作的場合，比如照相機(jī)的聚焦系統(tǒng)，其累計(jì)壽命只需要十多個(gè)小時(shí)；汽車門窗開關(guān)和座椅頭靠調(diào)整裝置，累計(jì)工作時(shí)間需要伍百小時(shí)。但在許多應(yīng)用場合中，這樣的工作壽命滿足不了實(shí)際的需要，因此研究新型摩擦材料和壓電材料顯得尤為重要。為此，世界各國都在研制性能更優(yōu)越的摩擦材料，以提高超聲波電機(jī)的使用壽命。第二，微型化和集成化。超聲波電機(jī)不同于傳統(tǒng)的磁式電機(jī)，它沒有線圈，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。其轉(zhuǎn)矩/體積比大，在結(jié)構(gòu)尺寸縮小時(shí)基本能保持效率不變，能量密度較其它微特電機(jī)高，非常適合作為微型機(jī)電系統(tǒng)中的動(dòng)力源，因而微型化和集成化是超聲波電機(jī)的重要發(fā)展方向。第三，超聲波電機(jī)與生物醫(yī)學(xué)工程相結(jié)合，現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展使超聲波電機(jī)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用前景光明。由于生物醫(yī)學(xué)工程中要對細(xì)胞進(jìn)行加工、傳遞、分離和融合，以及對細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移、重組、拉伸、固定等操作，而尺寸只有幾個(gè)微米的細(xì)胞，關(guān)鍵技術(shù)是接近細(xì)胞時(shí)的精細(xì)微調(diào)，要求分辨率為幾十納米。要完成以上操作，需要有很高定位精度和精細(xì)操作能力的驅(qū)動(dòng)裝置。8 總結(jié)超聲波電機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、體積