压电陶瓷超声波马达#

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1、!"!!!!!!!!!!""!物!理!学!和!!高!新!技!术!"!压电陶瓷超声波马达#!褚祥诚李龙土（清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京"###$%）摘要压电陶瓷超声波马达是利用压电陶瓷材料激发超声波实现驱动的一种新型电机，同传统的电磁马达和静电马达比较，它具有低速下大力矩输出、无电磁干扰、静音操作、保持力矩大、响应速度快、结构简单等特点&在国外，它已经在精密仪器、航天航空、自动控制、办公自动化、微型机械系统、微装配、精密定位等领域得到了实际应用&文章系统地总结了压电陶瓷声马达的特点，简略介绍了国内外相关

2、技术的发展情况及前沿性研究方向，并提出进一步开发研究的几点建议，希望会对我国压电陶瓷声马达的研究以及相应产品的开发起到积极的促进作用&关键词超声波马达，压电驱动器，压电陶瓷!"#$%#&#’()"’’#)*+"’,&()*-%."’+%(%)-’()*+,-./’01-.2324-./56（!"#$%&’"(&)*+$&"%,$-./0,"(0"$(12(3,(""%,(3，4.,(356$7(,8"%.,&9，:",,(3"###$%，;5,($）*/0123417+184191:;<+::1<,=+:69;<,>4-+:=4;4

3、<>,<1,-1?;@A14B,:;6,;4<6>+-.69;<,>4-+:?,C1>;+=69,;1DE@A+184191:;<+::1<,=+:>&’4=A,<1D;4:4-C1-;+4-,9191:;<4=,.-1;+:,-D191:;<4>;,;+:=4;4<>，;01@0,C1B1,;6<1>>6:0,>0+.0;4A11D，,E>1-:14B191:;<4=,.-1;+:D+>;61，0+.0049D+-.;4A4->1，,-D>+=A91:4->;

4、<6:;+4-，1;:&501@0,C1E11-,AA9+1D+-;01B+19D>4BA<1:+>+4-+->;<6=1-;>，,1<4-,6;+:>,-D,1<4>A,:1，:4-;<49,6;4=,;+4-，4BB+:1,6;4=,;+4-，=+:<4=1:0,-+:,9>@>;1=>，=+:<4B,E<+:,;+4-，A<1:+>+4-A4>+;+4-+-.，1;:&50+>A,A1<>6==,<+81>;01+，<1:1-;,DC,-:1>+-<19,;1D<1>1,<:0,-D>1C1<,9>6..1>

5、;+4->4-B6;014-+:=4;4<，A+184191:;<+:,:;6,;4<>，A+184191:;<+::1<,=+:类最繁多&从毫米级的微型马达到厘米级的小型马"引言达，从单自由度的直线马达到多自由度的平面马达和球型马达，从原理上基于摩擦的超声马达到利用压电陶瓷作为信息功能陶瓷的主流材料之一，声悬浮的非接触式超声马达，从高分辨率的蠕动式已经在水声换能器、传感器、滤波器、变压器、点火压电马达到无磨损的压电M电流变复合型步进马达［"，L］器、陀螺仪、液流泵等方面得到了实

6、际应用&鉴于压应有尽有&电陶瓷材料高功率密度的特点，人们一直尝试将压电陶瓷的逆压电效应产生的振动转换成可以利用的L压电陶瓷超声波马达的特点驱动源&L#世纪J#年代初，伴随着工程技术和先进制同电磁马达、静电马达相比，压电陶瓷超声波马造技术的发展对驱动器的特殊要求而出现了一些新达具有以下显著特点：型驱动器，如磁致伸缩驱动器、电致伸缩驱动器、记（"）低功耗、高功率密度：小型电磁马达的功率忆合金驱动器、超导电机、压电驱动器及压电超声马密度一般为Q#RSG.左右，压电陶瓷的功率密度是达、静电马达、离子交换型驱动器、混合型驱动器（融电磁气隙功率

7、密度的"#—"###倍，考虑摩擦等因合磁致伸缩和压电驱动技术，形成宽频带输出型驱#国家自然科学基金（批准号：HIJ$K##H）资助项目动器）等&L##"M#JM"$收到初稿，L##"M""M"L修回在各类驱动器中，压电驱动器和超声马达的种!通讯联系人，N/=,+9：:06O+,-.:01-.P=,+9&;>+-.06,&1D6&:-Q"卷（L##L年）%期·LLI·素，超声马达实际功率密度应为电磁马达的!—"#是中国科学院声学研究所和清华大学等为数不多的倍$几家$但随着压电驱动技术、功能陶瓷材料、电子集（%）低速下大力矩：超声马达的

8、力矩密度是电磁成技术、计算机技术等方面的飞速发展，仅十年时马达的"##—"###倍以上，这是超声马达不同于其间，开展压电马达研究的单位就发展到如今的十几［&］他各类驱动器的最显著的特点$它可以直接带动执家$行机构，去掉减速机构，这不仅