什么是超聲波馬達

　1986年12月25日，新生工業(yè)株式會社發(fā)布了一種超聲波電動機，它是一種具有全新驅動原理的電動機，它不利用線圈或磁鐵產(chǎn)生的任何電磁力。？
產(chǎn)品名稱為USR-60-4-100，當前的超聲波馬達：USR系列的原型馬達。

當向壓電陶瓷施加電壓時，超聲波馬達利用變形而旋轉。它被稱為“超聲波”電動機，因為它的電壓頻率超出了人的可聽范圍（20kHz或更?。?。

　從那以后，為了提高功能性和可靠性，不斷對Shinsei Kogyo Co.，Ltd.制造的超聲波電動機：USR系列。該技術的結晶是直徑為30 毫米的USR30系列和直徑為60毫米的USR
60系列。

　到目前為止，由于我們的努力，USR系列已被世界各地的許多公司和學術機構采用，并已被視為超聲波馬達的事實標準。

　目前，USR30系列和USR60系列均制造和銷售用于一般環(huán)境的標準型電動機和用于高磁場環(huán)境的非磁性型電動機。

早期的超聲波馬達：USR-60-4-100

超聲波馬達：USR系列結構及工作原理

超聲波馬達：USR系列結構

超聲波馬達：USR系列

• 傳遞振動的定子
• 轉子，即旋轉部分
• 向電機傳遞動力的軸
• 軸承作為軸承

它包括：

此外，定子部分

• 產(chǎn)生振動的壓電陶瓷
• 定子金屬可增強振動
• 接觸轉子的滑動材料

它包括：

這是一個非常簡單的結構，但是每個元素都是經(jīng)過精que計算的

• 穩(wěn)定的旋轉性能
• 強大的握持力
• 安靜度高

已實現(xiàn)。

標準型電動機和非磁性型電動機均不使用產(chǎn)生電磁波的材料。
通過將不受磁性影響的材料用于定子金屬和軸承，非磁性型電動機在高磁場環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定的運行。
 

超聲波馬達：USR60系列結構

超聲波馬達：USR系列工作原理

概述：
超聲波馬達通過向壓電陶瓷施加電壓來使壓電陶瓷變形，??并且該變形被定子金屬放大并傳播，從而使定子金屬的表面變形為波浪形。該波的頂部作為行波移動，并且與定子接觸的轉子在摩擦力的作用下旋轉。

超聲波馬達的保持力大：由于
在轉子和定子之間施加高壓
，因此停止時的大摩擦力是超聲波馬達的保持力。

超聲波馬達的旋轉原理：
通過對壓電陶瓷施加電壓，壓電陶瓷發(fā)生變形和變形，該變形被定子金屬放大并傳播，從而在定子金屬表面產(chǎn)生行波。 ..
在此，定子金屬僅在表面上行進波的每個頂點處與轉子接觸，并且每個頂點進行橢圓運動。
轉子在其橢圓運動的影響下旋轉。

該橢圓運動的軌跡與行波的行進方向相反，并且受影響的轉子也沿行波的相反方向旋轉。
換句話說，當行波在定子的圓周上順時針（CW）傳播時，在行波的每個與轉子接觸的頂點都會產(chǎn)生逆時針（CCW）橢圓運動。
然后，與波的頂點接觸的轉子沿與橢圓運動相同的方向逆時針旋轉（CCW）。

通過控制該行波的速度和方向，可以在CW和CCW方向之間切換，從而實現(xiàn)超聲波馬達的高響應性。

施加到轉子和定子上的力圖

轉子旋轉原理圖

超聲波馬達：USR系列功能

　Shinsei Kogyo超聲波馬達：USR系列具有體積小，低速和高扭矩的特點，并具有出色的響應性和安靜性。
另外，由于在不通電時具有較高的保持力，
因此可以構造具有減小的總重量的可動部件而無需諸如齒輪之類的減速齒輪。
　超聲波馬達不將線圈或磁鐵的電磁力用作驅動力，并且不受磁力影響。
另外，由于在旋轉過程中不產(chǎn)生磁場，因此在強磁場環(huán)境下（如MRI周圍環(huán)境）以及其中的超導實驗室設備，
可以放心使用。

　目前，超聲波馬達用于

　?。?攝像機的自動聚焦-
　　測量儀器的控制部分
　　-光學設備的透鏡鏡的驅動部分-
　　接收來自人造衛(wèi)星的信號的設備的位置-
　　工業(yè)機器人的夾持設備-
　　卷它 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　可用于多種應用，例如自動屏幕控制設備
　　，組件進給設備
　　，MRI中的測量儀器的姿態(tài)控制
　　以及強磁場環(huán)境中的執(zhí)行器
。

典型特征

低速高扭矩

超聲波馬達的特點是在每分鐘數(shù)十到數(shù)百轉的低速下具有高扭矩。
由于可以直接驅動而不需要諸如齒輪之類的減速機構，
因此可以構造具有零背隙的運動部件。

電源關閉時保持力高

即使關閉電源，超聲波馬達也因摩擦力而保持較高的保持力。
因此，超聲馬達不需要制動器或離合器，并且
可以構建沒有電磁制動器或離合器的輕型系統(tǒng)。

高響應性和可控性

由于轉子慣性小，并且由于轉子和定子之間的摩擦而產(chǎn)生的制動力大，
因此在停止時表現(xiàn)出*的響應性。
速度控制也是無級的，機械時間常數(shù)為1 [ms]以下，因此可控性非常好。
因此，可以進行高精度的速度控制和位置控制。

不受磁場影響，不發(fā)射電磁波

超聲波馬達不使用繞組或磁鐵，因此不會產(chǎn)生電磁波。
特別地，非磁性型超聲馬達不使用任何磁性材料，因此其在高磁場環(huán)境中
穩(wěn)定地運行而不受磁性的影響。

小巧輕巧

它體積更小，更薄，重量僅為使用具有類似轉矩的電磁力的電動機重量的一小部分。
通過將其用作多關節(jié)機器人手臂和腿部的致動器，可以減輕每個關節(jié)的重量。
因此，可以期待機器人和系統(tǒng)整體的響應性以及負載能力的提高。

出色的安靜度

由于用于驅動的??振動的頻率在聽不到的范圍內，因此操作噪音非常小。
通過不使用齒輪也可以避免在驅動器中產(chǎn)生噪音。