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超聲波電機(jī)是利用壓電陶瓷在超聲頻域的振動(dòng)，并把振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。這一全新原理的電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能獲得低速大轉(zhuǎn)矩，且有響應(yīng)速度快、不產(chǎn)生磁噪聲等優(yōu)點(diǎn)，引起了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的重視。在機(jī)器人、微型機(jī)械、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用前景。環(huán)型行波式超聲波電機(jī)是利用環(huán)型壓電陶瓷在金屬?gòu)椥泽w的表面激發(fā)出行波，進(jìn)而依靠摩擦的方法推動(dòng)壓在金屬?gòu)椥泽w上的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。其中，環(huán)型壓電陶瓷和帶有齒的金屬?gòu)椥泽w是用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼在一起的，通常稱(chēng)為定子。其工作原理是這樣的，由于壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，當(dāng)對(duì)壓電陶瓷施以超聲頻率且有一定相位差的兩相電壓時(shí)，沿定子圓周方向就會(huì)產(chǎn)生行波振動(dòng)，當(dāng)行波通過(guò)定子中心線上的點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)作垂直方向運(yùn)動(dòng)，其頻率與幅值和行波的頻率與幅值相同。但是由于定子的彎曲，使得遠(yuǎn)離中心線的點(diǎn)在做垂直運(yùn)動(dòng)的同時(shí)在水平方向上前后運(yùn)動(dòng)，結(jié)果合成運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢圓，從而使定子表面粒子作橢圓運(yùn)動(dòng)。借助于摩擦力，可以使通過(guò)施加一定預(yù)壓力與之接觸的轉(zhuǎn)子逆著波行方向旋轉(zhuǎn)。所以，環(huán)型行波式超聲波電機(jī)是否能正常工作首先取決于定子的表面是否能激發(fā)出足夠幅度的行波。因此，對(duì)環(huán)型行波式超聲波電機(jī)定子進(jìn)行模態(tài)分析以確定出定子的諧振頻率，從而使所加電源的頻率等于定子的固有頻率以最大的實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，這是超聲波電機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵；其次，通過(guò)對(duì)包含壓電陶瓷的定子的模態(tài)分析，可以估計(jì)出定子的振動(dòng)模態(tài)和耦合因子；通過(guò)諧波分析的計(jì)算結(jié)果同實(shí)測(cè)結(jié)果的比較，可以找到適宜的阻尼系數(shù)，以估計(jì)品質(zhì)因數(shù)、電導(dǎo)納及定子的位移特性。通過(guò)瞬態(tài)分析和接觸分析，可以得知馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)情況和進(jìn)行接觸界面的分析。