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1.2 超声波电机的发展自从 1880 年,居里兄弟发现了压电效应一来,压电学越来越受到重视,已经在当代科学与技术中拥有一个非常重要的地位。然而当时技术的落后、材料的缺乏以及设备等原因,导致超声波电机仅仅是停留在思想上,没能出现实质性理论。直到上世纪 40 年代,超声波电机驱动方式的设计方案第一次由Williams 和 Brown 提出,并申请了历史上第一个超声波电机的专利,其结构如图1.2所示[2],四片压电陶瓷分为 A、B两组粘贴在截面为正方形的长条弹性体的四个侧面上,对 A、B 两组压电陶瓷片分别施加两相交变电压作为激励,由于压电陶瓷的逆压电效应,就能够在长条弹性体中形成两个弯曲振动,其振动方向和频率都相同,两个振动合成后可以使长条弹性体两端生成类似椭圆型的摇摆运动,长条弹性体端部施加物体,在这种椭圆摇摆运动的驱动下,物体就能跟随其一起移动。但是当时材料和技术都相对缺乏,设备精密度不高,使得这种超声波电机模型只能停留于图纸上,没能实现。图 1.2 第一个超声波电机原理图自第一个超声波电机专利申请以来,超声波电机不断受到科学界重视,在 1973 年,IBM公司的 H.V.Barch 又提出了一种,如图 1.3[3]所示,超声波电机的方案。图中两个驱动足分别由压电体提供支撑,转子压在驱动足上方,工作时由压电体提供振动,通过驱动足将驱动传递出去,再借助摩擦力推动转子旋转。根据转子旋转要求,需要顺时针旋转时,只为左侧压电体供电,这时左侧的压电体振动带动驱动足,而右侧的驱动足禁止就能使转子顺时针转动;反之,需要使转子逆时针旋转时,为右侧压电体供电,此时右侧的压电体振动带动驱动足,而左侧的驱动足禁止。但这种电机的结构仅仅是一种原理性的方案,而且驱动足与转子之间的摩擦损耗非常大,因此并没有得到实际应用。
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