方底座柱体超声波电机激励角度的研究(3)

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（3）运行机理研究

超声波电机的研究涉及到力学、声学、压电学、摩擦学、材料学、机械振动和电力电子等多门学科，对其运行机理的探讨涉及到众多交叉学科的研究[11]。尽管目前已有各种各样的超声波电机，对超声波电机运行机理的研究也有尝试，但至今还缺乏完整的理论将超声波电机研究中所遇到的各种现象解释清楚，因此，超声波电机运行机理的研究仍处于不断发展和完善中。

（4）电机性能的提高

我国超声波电机的研究已有十多年的历史，也已经研制成功了多种样机，但到目前为止还没有成熟的产品。究其原因是电机的性能还不够稳定，或者性能不能满足应用要求。其中有超声波电机所用功能材料开发滞后的原因，但更多的原因是电机优化设计做得不够，结构不尽合理，不能发挥超声波电机应有的性能[12]。另一方面，向大型化和微型化扩展得不够，限制了电机的适用场合。因而，应在已有较成熟样机的基础上，完善其结构，提高其性能，并不断向大型化和微型化扩展，为我国超声波电机的产业化做好准备[13]。

（5)实用产品开发

自日本指田年生研制出实用的超声波电机以来，各国的科技人员都在努力开发实用产品，如德国开发出用于汽车自动门上的超声波电机；Tokin公司将超声波电机用于打卡机上；佳能公司首先将超声波电机应用于照相机调焦中[14、15]；另外超声波电机还被用于机器人手的控制和核磁共振诊断装置[16]等。我国亦在进行着超声波电机应用产品开发的尝试，如将超声波电机应用于汽车门窗玻璃升降装置、绘图仪、导弹导引头装置等。相信随着对超声波电机研究的进一步深入，会有更多的超声波电机在更广阔的领域得到应用，发挥其低速、大转矩、高精度定位和直接驱动的作用。

1.6 选题的意义

超声波电机以其独特突出的性能优势在短短几十年里取得了巨大的发展，有关超声波电机的研究属于多学科交叉范畴。在超声波电机运行机理的探索上研究人员还在不断努力完善．更多的在学术上和生产上的研究有待人们去完成。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

目前，我国已是微特电机的生产大国，但除一些外商独资企业在国内组装生产

外，总体上还处于比较落后的状态[17]。超声波电机以其比较突出的性能优势，在微特电机行业显示了强大的生命力。

方底座柱体超声波电机作为柱体电机的一种，由于其本身的结构在圆周上不对称，所加A、B两相激励的位置不同会对定子的运动产生一定的影响。为了研究如何使电机达到最好的运行效果，本文提出了激励角度的概念，并且研究不同激励角度下，定子的位移状况，从而确定最佳激励角度。

2 柱体超声波电动机理论基础及运行机理

2.1 压电陶瓷及其特性

未极化的压电陶瓷是由一颗颗小晶粒无规则“镶嵌”而成的，因而晶粒排列从整体上看杂乱无章，是一种多晶体[1]。现在应用广泛的钙钛矿型铁电体压电陶瓷，主要是由BaTiO3、Pb（Zr，Ti）O3、（NaK）NbO3、PbTiO3 等为基本成分，经粉碎、成型后高温烧结而成的铁电体微晶粒集合体。这类陶瓷具有居里温度高，压电性强，易改性和稳定性好等优点。