超声波电机的设计

任务书

论文（设计）题目：超声波电机的设计

学号：姓名：专业：

指导教师：系主任：

一、主要内容及基本要求

超声波电机是国内外日益受到重视的一种新型驱动电机，通过查找相关文献，熟悉其工作原理和运行机理，结合本科所学机械各学科方面的知识，完成超声波电机结构部分的设计。

主要研究内容包括以下几个方面：1超声波电机的运行机理。2定子谐振频率的计算。3压电陶瓷换能器的设计和制作。4定子的设计及制作。5转子的设计及制作。6编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写。

基本要求：学习查阅文献，具备综合归纳资料的能力；综合运用本科阶段所学知识，分析与解决超声波电机结构设计过程中所遇问题；并利用AutoCAD软件绘制了其装配图和各个零件图；通过翻译3000字的外文资料获取国外在该行业的最新发展动态。

二、重点研究的问题

理解超声波电机的工作原理和运行机理，弄清其结构特点，定子谐振频率的计算，定子的设计及制作，转子的设计及制作；理解超声波压电陶瓷和压电振子的特性，弄清超声波电机的振动特性及动力响应特性；理解超声波电机的驱动和控制及超声波电机的分析与设计。设计一台超声波电机。

三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间

1 选题第1周

2 查阅与收集资料第2~5周

3 超声波电机结构的设计第6~9周

4 完成所要求图纸第10~11周

5 完成设计说明书第12~13周

6 进行最后的修改第14周

7 答辩第15周

四、应收集的资料及主要参考文献

[1] 刘晋春，特种加工，第五版[M].机械工业出版社.2008

[2] 史敬灼，超声波电机运动控制理论与技术.北京:科学出版社.2011.10

[3] 胡敏强，金龙，顾菊平，超声波电机原理与设计. 北京: 科学出版社.2005

[4] 姜楠，方光荣，刘俊标，束娜. 国内外超声波电动机驱动技术的最新进展. 微特电机. 2005.9

[5] 赵淳生，对发展我国超声电机技术的若干建议.微电机.2006

[6] 胡敏强，超声电动机的研究及其应用[J].微特电机.2000

[7] 淮良贵，纪名刚，机械设计,第六版[M].北京:高等教育出版社,1996

[8] 郑凯，杨义勇，胡仁喜.Solid Edge应用教程[M].清华大学出版社，2008.4

[9] 芦亚萍，孟繁琴，袁云龙.超声波电机研究现状.微电机.2005

[10] 杨明，阙沛文. 超声电机变频驱动源的设计与分析. 压电与声光。

[11] 顾绳谷，电机及拖动基础，第四版[M]. 机械工业出版社.2007.10

[12]罗宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社，2006.5

鉴定意见

学号：姓名：专业：

毕业论文（设计说明书）页图表张

论文（设计）题目：超声波电机的设计

内容提要：

超声波电机是目前世界研究的热点课题。

本文以超声波电机的设计为题目，充分利用本科阶段所学习的知识，参考了大量的国内外文献，总结了超声波电机的发展历史和意义。介绍了超声波电机的工作原理、分类和特点。并结合自己本科阶段学习的机械方面的各科知识，完成了对超声波电机的各个主要零件包括压电陶瓷片、定子、转子以及定转子之间的弯曲配合、超声波电机压盖和底座的结构和尺寸设计和所有零部件之间的装配关系。从理论上设计出了一台超声波电机，并利用Auto CAD画图软件，绘制了其装配图，各个零件图。通过图书馆外文资料库，查找了最新动态的机械行业的外文文献，并翻译了其中一篇3000字以上的文献。

指导教师评语

选题明确，方案合理，分析论证正确，图表规范，设计期间遵守校规校纪，有较强的工作能力。

指导教师：

年月日

答辩简要情况及评语

答辩小组组长：

年月日

答辩委员会意见

答辩委员会主任：

年月日

评阅表学号姓名专业

毕业论文（设计）题目：超声波电机的设计评价项目评价内容

选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；

2.难度、份量是否适当；

3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。

能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；

2.是否有综合运用知识的能力；

3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；

4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；

5.工科是否有经济分析能力。

论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；

2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；

3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。

综合评价

选题符合教学计划要求，具有综合训练的目的，具有文献查阅的能力和计算机应用能力，立记正确，记述充分，分析处理正确，有应用价值，同意进行答辩。

评阅人：

年月日

目录

摘要

第1章绪论 (3)

1.1 超声波电机的定义与发展历史 (3)

1.2 超声波电机的基本工作原理 (5)

1.3 超声波电机的分类 (6)

1.4 超声波电机的特点和应用 (6)

1.5 超声波电机技术的展望 (7)

第2章超声波电机的运动机理 (8)

2.1 椭圆运动的分析 (8)

2.2 驻波的产生及行波的合成 (10)

第3章超声波电机的理论计算与设计 (13)

3.1 定子谐振频率的计算 (13)

3.2 压电陶瓷换能器的设计和制作 (16)

3.2.1 压电陶瓷的设计 (16)

3.2.2 压电陶瓷材料的选用 (17)

3.2.3 压电陶瓷的接线方式 (17)

3.3 定子的设计及制作 (19)

3.3.1 定子尺寸与行波超声波电机输出特性的关系 (19)

3.3.2 定子的内外径尺寸的选择 (21)

3.3.3 定子的振动模态的选择 (21)

3.3.4 定子的齿形齿数设计 (21)

3.3.5 定子的结构设计 (22)

3.3.7定子材料的选择 (23)

3.4 转子的设计及制作 (24)

3.4.1 超声波电机转子的柔性要求 (24)

3.4.2 定转子径向弯曲配合 (25)

3.4. 摩擦层的设计 (26)

3.5 定转子设计的总结 (26)

第4章超声波电机的驱动控制技术 (27)

第5章超声波电机整体结构设计 (30)

第6章全文总结 (32)

参考文献 (33)

致谢 (34)

附录英文翻译译文 (35)

超声波电机的设计

摘要：超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的新概念、新原理电机。与传统电磁型电机截然不同，其驱动力矩并非由电磁感应产生，它利用压电陶瓷的压电效应使定子产生超声波振动，通过定子和转子间的摩擦力来驱动转子。由于超声波电机特殊的工作原理，它具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能，如结构紧凑、低速大转矩、响应速度快、不受磁场影响、断电自锁、可直接驱动负载等。正是由于超声波电机具有许多的优点和广阔的应用前景，成为当前世界范围内的一门新兴前沿课题。

本文主要以超声波电机为研究对象，设计超声波电机的实验样机。研究的主要内容可概括如下：系统地总结国内外超声波电机的发展历史和重要意义，介绍了超声波电机的工作原理、分类、特点及其应用前景。在对超声波电机相关理论研究的基础上，从超声波电机定子设计着手，详细介绍了超声波电机的设计过程。

关键词：超声波电机压电陶瓷

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Design of Traveling Wave Ultrasonic Motor

Abstract：Ultrasonic motor is a use of the inverse piezoelectric effect of piezoelectric ceramic work of new concepts, new principles of motors. Very different from the traditional electromagnetic motor, the driving torque is not generated by the electromagnetic induction, which uses the piezoelectric effect to generate ultrasonic vibration of stator, through the friction between the stator and rotor to drive the rotor. Since the working principle of ultrasonic motors special, it has a lot of traditional electromagnetic motors can not match the superior performance, such as compact structure, low speed high torque, fast response, free from magnetic influence, power locking, can directly drive the load and so on. It is because of ultrasonic motor has many advantages and potential applications, become the world's a new frontier subject.

In this paper, a rotary traveling wave type ultrasonic motor for the study, designed the experimental prototype ultrasonic motor. The main content can be summarized as follows: The system sums up the history of the development of ultrasonic motor home and abroad and the importance of introducing the principle of ultrasonic motors, classification, characteristics and application prospects. In the theory of ultrasonic motors based on ultrasonic stator design from the start, ultrasonic motor described in detail the design and production process.

Key words:Ultrasonic Motor Piezoelectric ceramics

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第1章绪论

本章主要介绍超声波电机定义与发展历史、基本工作原理、分类、特点及其应用及对超声波电机技术的应用展望。

1.1 超声波电机的定义与发展历史

超声波电机（Ultrasonic Motor，简称USM）是一种新型的直接驱动型微电机，其原理完全不同于传统的电机，没有绕组与磁路，不以电磁作用传递能量，因而有很多不同于传统电机的特性。超声波电机一种利用超声波振动能作为驱动源的新原理电机，是电机制造、机械振动学、摩擦学、功能材料、电子技术和自动控制等学科综合交叉发展的产物，是利用压电材料的逆压电效应,把电信号加到压电陶瓷-金属构成的定子上,使定子表面的质点产生一定轨迹的机械振动,驱动转子运动的新型电机。由于定子的振动频率多数处在超声频范围,所以被称为超声波电动机。超声波电机具有能量密度大、响应快、结构紧凑、低转速、大力矩、不受电磁干扰、断电自锁等优点。在微型机械、机器人、精密仪器、家用电器、航空航天、汽车等方面有着广泛的应用前景。

USM是20世纪80年代随着科学技术的发展才备受重视并得到应用的一种新型直接驱动电机，其发展史却可追溯到20世纪40年代。20世纪40年代，人们就知道了超声波电机的这个驱动原理，然而由于当时压电陶瓷材料以及超声波电机理论技术的滞后，超声波电机只能是“空中楼阁”，没有得以实现。

出现以后，再加上电力电子控制技术的发展，才

逐步研制出各种各样的超声波电机。

超声波电机的发展历史过程总结如下：

利用弹性振动获得动力的尝试是从钟表开

始的。1961年，英国的Bulova Watch Ltd钟表

公司首次提出了用弹性体振动能量作为驱动力

图1.1 H.V.Barth的超声波电机

的理论，并研制成音叉驱动的手表，在国际上引

起了轰动。

1973年， IBM公司的H.V.Barth博士首先研制成功原理性超声波电机，如图1.1所示。该电机由一个转子和两个驱动振子构成，两个振子由PZT提供振动，其前部压置在转子

上，保持摩擦接触。当振子(1)激振时转子顺时针方向回转，当振子(2)激振时，转子逆

时针方向回转。与此同时，原苏联的https://www.sodocs.net/doc/1c15955756.html,vrinenco等人也研制出几乎与Barth具有相同原理的几种超声波电机，并给出了超声波电机结构简单、成本低、低速大转矩、单位

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质量功率大、运动精确、能量转换效率高等一些基本特性。1978年，前苏联的Vasiliev 等成功地构造了一种能够驱动较大负载的超声波电机，如图1.2所示。

图1.2 前苏联的Vasiliev构造的超声波电机

这种电机使用两个金属块夹持压电元件结构的超声换能器，利用振动片的纵向振动及诱发的弯曲振动，通过摩擦来使转子转动。结构上不仅能够降低了共振频率，而且放大振幅。但由于在运转条件下，电机的磨损和发热严重，很难保持振动片的恒幅振动，故也未获得实际应用。使超声波电动机真正走上实用的是日本的指田年生，在1980年成功制造了一种振动片型超声波电动机。所用振子是用螺栓压紧的郎之万（Langevin）振子，一种能工作在超声领域的切割式振子。振子的前端面作纵向振动，其上安装楔形的振动片，振动片前端跟圆板状的转子接触，前端的运动轨迹是一个变形了的椭圆。这种超声波电动机具有高速性，无负荷速度是2000rpm；高效率，最大效率达60%；寿命短，因为振动片和转子之间近乎直角的接触，两者之间接触和脱离瞬间的滑动无法解决，因此产生的磨损使寿命较短。为了解决这个问题，日本的指田年生在1980年发明了一种振动片型超声波电动机，该电机的原理利用行波在有限弹性体内传播时表面质点产生的椭圆运动，行波型超声波电动机只需改变驱动相位差即可实现正反转，而且定子、转子之间是多点轮流接触，磨擦很小。行波型超声波电动机具有良好的应用前景，引起了众多大公司和大学的兴趣，争先对超声波电动机进行研究和开发，从而使超声波电动机进入大规模的实验研究和实用化开发阶段。

1987年，佳能公司将其开发的圆环型行波超声波电机正式应用于EOS相机自动调焦系统，实现了超声波电机的商业应用[3]。日本在超声波电机的研究方面一直处于世界领先地位。它掌握着世界上大多数超声波电机技术的发明专利。在日本，几乎各知名大学和许多公司都对超声电机进行了研究和生产。环状行波型和棒状行波型电机已大批量生产，最近一种驻波型电机也已投入批量生产，主要用于工作时间短、精度高及某种特定功能的机器或领域中。日本公司将超声波电机应用于自动门、风扇、微动台、控制台、家电产品中，进一步开辟并扩大其应用市场[4]。

20世纪末和新世纪初，中国、美国、德国、法国、英国和其他一些发达国家都开始了对超声电机的研究。最近几年来，除了日本之外，美国、德国、法国、中国、瑞士、

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韩国、土耳其和新加坡等都有超声波电机产品进入市场，在这些国家中，以美国发展得最快，应用的领域也最广[5]经过十年的发展，美国许多单位都在进行超声波电机的研究，如麻省理工学院(MIT)、美国航空航天局(NASA)、喷射推进实验室(JPL) ,Stanford, Berkeley, Wisconsin, Penn. State和DARPA(Defense Advanced Research ProjectAgency)等[6]。美国某些公司生产的超声波电机产品已经在航空航天、半导体工业、MEMS、和Bio MEMS等领域先后得到了应用。美国为了发展空间的反导弹、反卫星及情报侦察系统，近几年将要发射100个以上的纳米卫星(质量7-8kg)。这种纳米卫星的核心技术之一是微机械和微传感系统，包括微传感/遥感器、微陀螺和微驱动器。为此，美国正加速发展微型超声电机(直径仅1-2mm）。

1.2 超声波电机的基本工作原理

超声波电机一般由高频输入电源、定子（压电陶瓷和弹性体）和转子（移动体和耐磨材料)组成。在压电陶瓷上加频率为几十千赫的高频交流电源，利用逆压电效应即电致伸缩效应产生几十千赫的超声波振动。然后，将这种振动通过弹性体和移动体之间的摩擦力变换成旋转或直线运动，或者直接用压电振子产生弯曲振动驱动移动体转动。如图1.3所示为超声波电机的工作基本原理示意图。

弹性体

定子压电陶瓷

机械输出电信号输入高频电源

移动体

耐磨材料转子

图1.3 超声波电机的基本原理示意图

由图可知，超声波电机是利用压电陶瓷逆压电效应原理。高频电源产生信号的频率和电机的固有频率一致，形成共振，产生高频机械振动。这种振动借助定子和转子间的摩擦耦合来驱动电机运动。这就是超声波电机的基本工作原理。其能量转换可分为以下两个过程：①高频交流通过压电陶瓷的逆压电效应把电能转换为定子的机械能；②定转子之间通过摩擦耦合把定子的机械能转换为转子的机械能。

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1.3 超声波电机的分类

超声波电机利用压电陶瓷的压电效应及弹性体的机械振动，通过转子与定子间的摩擦力来驱动电机转动。由于压电陶瓷的极化形式多样，弹性体的振动模式也具有多样性，可采用不同的振动模态来产生驱动力，因而可以研制出多种不同结构的超声波电机，如环型或盘型、直线型、球型、弯扭耦合型、纵扭复合型、非接触型及自校正型等等。一般按照使用的驱动方式的不同分为行波方式，驻波方式和电致伸缩公转子方式三种。根据输出运动的形式不同又可以分为旋转型和直线型。根据驱动位移的量级也可以分为一般的超声波电机和微动超声波电机（微米级和亚微米级的驱动位移）。而根据输出运动自由度的个数不同可分为单自由度与多自由度。另外还可以根据定子与转子的接触形式分为接触式与非接触式。

以上从不同的角度对超声波电机做了整理和分类，具体分类情况可见表1-1。从上面的分类中可以知道超声波电机可以有很多种不同的形态。但是，从目前的搜集到的各国研究资料可以发现，回旋型超声波电机是所有类型中结构较简单，用途最广泛的一种，也是最有发展前途的一种。最常见的有驻波型超声波电机和行波型超声波电机。驻波型超声波电机的特点是变换效率高，但旋转的方向一定，结构尺寸大。行波型超声波电机的特点是结构尺寸小，旋转方向可以改变，速度和位置容易控制。

表1-1 超声波电机的分类情况

按驱动方式分按定转子力传递接触方式分按运动方式分按自由度分

超声波电机行波

型

单一模态型

接触

连续的局部面接触

直线运动单自由度复合模态型连续的点（线）接触

模态转换型断续的整个面接触

驻波

型

单一模态型断续的点（线）接触

旋转运动多自由度复合模态型非接

触

空气

单一模态型液体

1.4 超声波电机的特点和应用

超声波电机是近二十年来发展起来的一种新型电机。它突破了传统电机的概念，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来转换能量。与电磁式电机相比，超声波电机具有如下的几个突出的优点：1、低速、大转矩；2、体积小、重量轻；3、动态响应速度快、控制特性好；4、无电磁感应影响；5、停止时具有保持力矩；6、断电自锁；7、运行无噪音；8、形式灵活，设计自由度大；9、可在很低的电压下工作；10、适应环境能力强。

超声波电机以其新颖的工作原理和独有的性能特点，引起人们的广泛的注意。它有

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着很好的应用前景。其应用领域涉及到航空航天、汽车制造、生物工程、机器人、仪器仪表、医学等领域。从目前的研究情况来看，超声波电机产品可用于照相机的自动聚焦系统的驱动器；航空航天领域自动驾驶仪伺服驱动器；机器人或微型机械自动控制系统的驱动器；高级轿车门窗和座椅靠头调节的驱动装置；窗帘或百叶窗自动升降装置；CD 光盘唱头驱动装置；精密仪器仪表、精确定位装置；医学领域，如人造心脏的驱动器、人工关节驱动器；强磁场环境条件下设备的驱动装置，如未来的磁浮火车；不希望驱动装置产生磁场的场合，如磁通门的自动测试转台等。可以预言，随着超声波电机在工业界的成功应用，将会发生一场新的技术革命。

1.5 超声波电机技术的展望

超声波电机在各个领域的广泛的应用。21世纪将是超声波电机大放光芒的时代，它将有可能部分取代微、小型的传统电磁电机而得到更广泛的应用。

超声波电机在机器人、计算机、汽车、航空航天、精密仪器仪表、伺服控制等领域有广阔的应用前景，有些领域已有成功应用。如照相机调焦、太空机器人中的应用、精密定位装置和随动系统中的应用、民用装置中的应用、阀门控制、扫描电子显微镜试料架的驱动、机器人关节驱动、核磁共振装置中的应用、汽车专用电器中的应用、微位移超声波电机（压电直线电机）。

在未来发展中，为了发展我国人造卫星、导弹、火箭、飞机、机器人、微型机械、汽车、磁浮列车以及其他精密仪器，将需要大量的、高性能的超声波电机。超声波电机技术的发展，必将对我国国防和其他国民经济各部门起着重大作用。

超声波电机作为一种新型驱动器，是一种典型的机电一体化产品。超声波电机正经历一个从研究开发向实际应用的转折时期，相信经过工业化、商品化研制，超声波电机将会使整个机械、电子工业、机器人、计算机、汽车、航空航天、精密仪器仪表、伺服控制和人类生活产生一次巨大的变革。

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8

第2章 超声波电机的运动机理

超声波电机是借助于行波的周向传播来驱动转子转动的。行波使定子与转子相接触

的表面质点沿椭圆轨迹转动，利用定子与转子接触处的摩擦力推动转子转动，这是超声波电机传动的最基本的工作原理，如图2.1所示。利用这个基本原理，人们制造出了各式各样的行波型超声波电机，如Panasonic 公司的盘形行波型超声波电机；Canon 公司的环形行波型超声波电机。行波超声波电机主要由定子、转子及驱动与控制装置组成。

2.1 椭圆运动的分析

行波型超声波电机定子上的压电陶瓷在二相交变电压作用下，在弹性体内形成两个

时空相差为90°的弯曲振动驻波，进而在弹性体定子内合成一个沿圆环周向旋转的弯曲振动行波，行波使弹性体与运动体相接触的表面质点作椭圆运动。根据参考文献[]2,8将圆环展开成直梁，定子内的弯曲行波如图2.2所示。设弹性体的厚度为h ，行波波长为()n L λ，L 为定子周长，n 为定子环上驻波的波数，弯曲振动的横向位移振幅为0ξ，角

频率为ω，那么在弹性体内中性层的行波方程为

??

? ??-=t x w ωλπξ2sin 0 (2-1) 若把弹性体表面上任一点设为P ，未弯曲时的位置设为0P 。当弯曲角为θ时，从0

P 到P 的厚度方向的横向位移ξ为

()θωλπξξcos 122sin 0--???

??-=h t x (2-2) 因为弯曲振动的振幅0ξ远比弯曲振动的波长λ小，弯曲角θ也很小，所以横向位移

可近似表示为

图2.1

行波型超声波电机的工作原理图

图2.2 定子表面质点的运动分析图

9 ??

? ??-≈t x ωλπξξ2sin 0 (2-3) 同样，当弯曲角为θ时，从0P 到P 的纵向位移ζ为

θθζ2

sin 2h h -≈-= (2-4)

因为弯曲角θ可用下式表述 ??

? ??-=≈t x dx dw ωλπλπξθ2cos 20 (2-5) 故纵向位移近似于

??

? ??-??? ??-≈t x h ωλπλπξζ2cos 0 (2-6) 因此，横向位移ξ与纵向位移ζ间关系式为

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020=???? ??+???? ??λπξζξξh (2-7)

可见，上式为二次曲线椭圆轨迹方程。这就证明了弯曲行波是可以形成质点的椭圆运动轨迹的。进一步分析可知它沿椭圆轨迹的逆时针方向运动，椭圆的短轴和长轴之比为λπh 。定子表面质点的纵向速度s v 为

??

? ??-??? ??-==t x h dt d v s ωλπλπωξζ2sin 0 (2-8) 式中负号表示定子表面质点的运动方向与行波传播方向相反。

当转子与定子在行波波峰处相接触，即()sin 21x t πλω-=，若转子与定子间无滑动，转子就获得定子表面质点波峰处的纵向速度。其转子速度为 ()

πλωξλπωξ2200??? ??-=??? ??-=h h v rotor (2-9) 由此可见，旋转行波型超声波电机是利用定子行波波峰处质点做椭圆运动的纵向速度使得转子转动，转子的转动速度即为定子表面质点的纵向速度。

通过对上述弯曲行波上质点的椭圆运动的分析，可以得到这样的结论：弯曲行波使弹性体上的质点有一个横向振动分量，即在行波中存在着横向振动波，且与行波的相角差为90o ，才形成了质点的椭圆运动轨迹。但这个横向振动波的振幅较小，这对于椭圆

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(c) (a) ξ

w

x

图2.3 驻波的形成

λ

压电陶瓷

弹性体 压电陶瓷的变形 压电陶瓷的变形

电源

电源

(b)

压电陶瓷

弹性体

运动的合成不利，会直接影响这种行波电机的输出特性，所以提高横向振动振幅是很关键的问题。在以后的分析中，将会提出解决这个问题的方法。

2.2 驻波的产生及行波的合成

如图2.3所示，将极化方向相反的压电陶瓷依次粘贴于弹性体上，当在压电陶瓷片上加直流电压时，压电陶瓷片会产生交替伸缩变形，如图(a)所示；如果将直流电压反相时，压电陶瓷会产生相反的交替伸缩变形，如图(b)所示；如果在其上加交变电压，压电陶瓷会产生交变伸缩变形，结果可在弹性体内产生驻波，如图(c)所示。旋转行波型超声波电机就是利用两组这样的压电陶瓷片在弹性体内产生两个驻波，这两驻波叠加形成一弯曲行波。

如果在A 区域压电陶瓷上加余弦交变电压()L AM A t V v θω+=cos ，交变电场可使压电陶瓷按不同的极化方向产生交替的伸、缩变形，结果在弹性体内形成驻波，其驻波方程为

()A L A A t L nx w θθωπξ++??

? ??=cos 2sin （2-10）

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式中，f πω2=，A ξ是驻波的振幅，L 是定子环等效梁的长度，n 为定子环上一周的驻波数，ω是交变电压的角频率，L θ是交变电压的初相角，A θ为A 相激励电压与弹性体响应间的相位差，与定子阻尼有关，而f 则是交变电压的频率。

类似的，在B 区域上加正弦电压()L BM B t V v θω+=sin ，得到另一驻波方程。若该驻波与余弦交变电压A v 在弹性体内所产生的驻波在空间上相差四分之一波长，则其驻波方程

()()B L B B L B B t L nx t n L x L n w θθωπξθθωπξ++??? ??-=++????????? ?

?-=sin 2cos sin 42sin (2-11)

式中，B θ表示B 相激励电压与弹性体响应间的相位差，其余符号意义与式（2-12）相同。

利用线性波的叠加原理，将两驻波合成为一个沿定子圆环周向运动的行波，其方程为

()()B L B A L A B A t L nx t L nx w w w θθωπξθθωπξ++??

? ??-++??? ??=+=sin 2cos cos 2sin (2-12) 如果0ξξξ==B A ，0θθθ==B A ，那么

??

? ??---=002sin θθωπξL t L nx w (2-13) 如上所述，在两交变电压作用下，形成了两个在时间上相差 90相角，空间上相差四分之一波长的弯曲振动的驻波，进而合成了一个沿定子圆环周向旋转的弯曲振动行波，行波使定子与转子相接触的表面质点沿椭圆轨迹运动，而定子与转子接触处的摩擦力就推动转子转动。

同理，如欲使电机转子朝相反方向旋转，则应当在A 区域压电陶瓷上施加余弦电压()L AM A t V V θω+=cos ，在B 区域上加正弦电压()L BM B t V V θω+-=sin ，电压B V 形成的驻波方程为

()B L B B t L nx w θθωπξ++??

? ??=sin 2cos (2-14) 这样，两驻波合成的行波方程为 ??

? ??----=+=002sin θθωππξL B A t L nx w w w (2-15)

表达式（2-15）所表示方程为沿x轴负方向运动的行波，这也就意味着此时电机将朝反方向旋转。

由以上的分析可以得出超声波电机的基本特征是：

1、定子与转子相接触表面质点的椭圆运动，是由定子弹性体的行波振动形成的。一旦定子制作完毕，工作时该椭圆运动轨迹的长轴和短轴一般不能独立地调整。

2、电机工作时，定子与转子始终保持接触，不分离。

3、定子与转子的接触位置沿接触面连续变化。

4、电机结构尺寸小，旋转方向可以改变，速度和位置容易控制。

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13 第3章 超声波电机的理论计算与设计

超声波电机与传统电机不同，还未建立起系统的设计理论与方法。超声波电机的关键部件是定子，定子的谐振频率与驱动电源是否相匹配是电机能否正常运转的关键。本章从定子的谐振频率的计算出发，详细介绍了超声波电机的设计过程，同时分析了电机的加工工艺，设计了直径30mm 的样机图。设计中，以提高电机的性能为优化的目标，我们还预先设定一些结构参数，而将定子弹性体厚度及压电陶瓷的厚度作为设计变量。

3.1 定子谐振频率的计算

超声波电机的定子是由弹性体与压电陶瓷粘接在一起的。正因为如此，在分析行波超声波电机的定子振动的谐振频率前，先作如下假设：1.认为弹性体的变形遵守虎克定律，且振动是微幅的，系统为线性的。2.把定子环展成一根等直梁考虑，忽略定子环的曲率效应。3.忽略由于定子环表面的齿槽而产生的非正弦振动分量，认为其振动近似为正弦波。4.忽略定子环振动时引起的径向位移。

在作定子环的等效梁分析时可以分两步进行。首先，把有齿槽的弹性体梁等效为弹性体等直梁，等效的原则是按等效前后的动能和势能分别相等，且等效前后梁的高度不变；然后再将压电陶瓷片和弹性体组合而成的定子等效为复合梁。定子环的等效梁模型如图3.1所示。其中，图(a)为梁的结构，g b 为槽的宽度，t b 为齿的宽度，t h 为齿的高度，e h 为未开槽的弹性体的高度，b h 为整个弹性体的厚度，p h 为压电陶瓷片的厚度，e b 为弹性梁的宽度。图(b)为等效前的弹性体梁，图(c)为等效前的复合梁。

设弹性梁的驻波波动方程为：

()??

? ??=x L n t W w π2sin (3-1) 上式中：

()W t ——驻波轴向位移

t b

图3.1 定子环的等效梁模型

t h

b h e h

p h

(a)

(b) (c) e

b g b

超声波焊接技术

哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：超声波金属焊接技术的综合介绍 院系：能源科学与工程学院 专业：能源与动力工程

班级： 1502403 学号： 1150240325 姓名：石嘉成 超声波金属焊接技术的综合介绍 石嘉成1 (1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院） 摘要：本文主要介绍特种焊接中的超声波金属焊接技术，将从超声波焊金属接技术的应用背景、工艺过程、特点及实际应用情况及最新发展等发面展开介绍。通过文献的查阅得到了以下的结论：超声波焊接的应用越来越广泛，它具有能耗低、压力小、速度快、稳定性高、程序简便、精度高等优点，虽然对仪器的要求较高导致成本较高，但是仍不失为一种很有前景的焊接技术。 关键词：超声波焊接；金属；工艺过程；文献查阅

1.超声波金属焊接技术应用背景 超声波金属焊接起源于1950年的美国1。超声波金属焊接在电子工业、电器制造、新材料的制备、航空航天及核能工业、食品包装盒、高级零件的密封技术方面都有很广泛的应用，加上其节能、环保、操作方便等突出优点，对于我国建设资源节约型、环境友好型的现代化社会，超声波金属焊接将发挥很大的促进作用2。 2.超声波焊接技术的原理及工艺过程 2.1超声波金属焊接技术的原理 超声波金属焊接主要过程是被夹持在一起的两块工件受到硬砧和焊接端头之间的静压力，将超声波能量传输给工件顶部，维持短暂的时间，待结合表面之间的摩擦破碎氧化膜和其它沾污，每个表面上暴露出清洁新生的金属，从而使两个表面相互结合。一旦两表面处于一个原于间距内，就会产生金属型结合，由于超声波清理作用是连续的，就没有时间来形成阻碍原于接近的新氧化膜。完成最终的冶金结合时，无电弧和飞溅，无焊缝金属的熔化，铸造组织无熔化，厚度变形也很小3。 2.2超声波金属焊接技术的工艺过程 如图1所示，超声波焊接过程分为4个阶段： 第1阶段：焊头与零件接触，施压并开始振动。摩擦发热量熔化导能筋，熔液流入结合面。随着两零件之间距离的减少，焊接位移量（两零件之间由于熔体流动产生的距离减小值）开始增加。起初焊接位移量快速增加，然后在熔化的导能筋铺展并接触下零件表面时放慢增速。在固态摩擦阶段，发热是由于两表面之间的摩擦能和零件中的内摩擦产生的。摩擦发热使聚合物材料升温至其熔点。发热量取决于作用频率、振幅和压力4。

基于C#电机测试系统的设计

基于C#电机测试系统的设计 摘要：计算机测试系统是计算机技术和测控技术、 电子技术、测试仪器技术深层次结合的产物，文章采用基于PCI总线的技术开发出基于C#的电机测试系统，给出了测试系统的基本配置，开发环境是Microsoft Visual Studio 2010，并结合NI公司的Measurement Studio 2015软件，开发出一 套能完成电机各项功能测试的综合测试系统，人机界面友好，操作简单。 关键词：测试系统；C#；功能测试 电机是能量转换装置的最好体现，它广泛用于工农业领域、交通运输领域、国防科技领域等，因此电机的性能研究颇受青睐，人们对电机性能测试有了更高的要求。电机测试技术主要研究的是电机的各种参数特性及原理和方法，利用虚拟仪器、仪表和相应的设备，按照相关规定，对电机制造过程中的电气性能、力学性能、安全性能以及可靠性进行检验。这些实验数据可以知道电机的设计是否符合要求以及改进的目标和方向。 1 电机测试系统的硬件设计 1.1 硬件系统组成 基于C#的电机测试系统是以PC机为主测量平台，利用

虚拟仪器模拟实际仪器的操作界面，通过人机交互来完成对电机各种参数的采集、调理、分析、结果显示和输出的功能。从虚拟仪器外部硬件结构出发，它是由硬件结构和软件结构两大部分组成，仪器的硬件结构是就计算机测试系统的外围电路。图1为典型的虚拟仪器系统基本框图。 1.2 数据采集 信息飞速发展的社会，信息与信号处理技术在很大程度上决定了信息技术的先进性。本系统采用北京阿尔泰公司旗下的PCI18622板卡，开发出基于PCI总线的C#电机测试系统，来完成电机性能参数的采集和分析。PCI18622是一款基于PCI 总线的数据采集卡，可直接插在IBM-PC 或与之兼容的计算 机内的任一主机插槽中，形成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析以及数据处理。也可搭建成工业生产过程监控系统。 AD模拟量输入功能：（1）转换器类型：AD7663。（2） 输入量程（InputRange）：±10V，±5V，±2.5V，0～10V，0～5V。（3）采样速率（Frequency）：1Hz～250KHz。（4）模拟输入通道总数：32路单端，16路双端。 说明：各通道实际采样速率=采样速率/采样通道数。 分频公式：采样频率=主频/分频数，其中主频=40MHz，32位分频，分频数的取值范围：最低为160，最高为40000000。 模拟信号的输入分单、双端输入2种方式。信号单端输

第二篇 超声波电机驱动原理

第二章超声波电机的驱动原理 本章从压电陶瓷的特性出发，系统地叙述了超声波电机中压电陶瓷的压电效应和逆压电效应，并对其相关的参数进行了系统的讨论。本章还将几何分析法和弹性动力分析法相结合，分析了定子表面质点的椭圆运动的形成，论述了行波型超声波电机的运行机理，为行波型超声波电机的建模、设计制作、实验研究以及驱动电源和控制系统的研究提供必要的理论指导。 2.1 压电效应与压电陶瓷[21-25] 压电陶瓷作为超声波电机能量转换的媒介，它起着为超声波电机提供驱动力的重要作用，如同人体的心脏一样。因此，研究超声波电机就必须对压电材料特性有深入的认识和了解，才能掌握超声波电机的运行机理并能正确地选择和使用压电材料。在研究超声波电机的驱动机理前，首先从压电陶瓷与普通陶瓷的最重要的区别——压电效应开始。 2.1.1 压电效应 压电效应（Piezoelectric Effect）早在1880年，法国的两位科学家——居里（Curie）兄弟，在研究石英晶体的物理性质时，发现了一种特殊的现象，这就是若按某种方位从石英晶体上切割下一片薄晶片，在其表面上敷上电极，当沿着晶片的某些方向施加作用力而使晶片产生变形后，会在两个电极表面上出现等量的正、负电荷。电荷的面密度与施加的作用力的大小成正比；作用力撤销后，电荷也就消失了。这种由于机械力的作用而使晶体表面出现电荷的现象，称为正压电效应，如图2-1所示。后来人们又在其它一些晶体上进行了类似的实验，发现有许多晶体都具有这种现象。这些具有压电效应的晶体统称为压电晶体。发现正压电效应的第二年，也就是1881年，由李普曼在理论上预言，由居里兄弟在实验上证实了另一种物理现象：将压电晶体置于外电场中，由于电场的作用，会使 图2-1 正压电效应示意图图2-2 逆压电效应示意图 （实线代表变形前的情况，虚线代表变形后的情况）

超声波焊接机的工作原理

超声波焊接机的工作原理 超音波焊接机的工作原理是： 是通过振荡电路振荡出高频信号由换能器转化成机械能（即频率超出人耳听觉阈的高频机械振动能），该能量通过焊头传导到塑料工件上，以每秒上几十万次的振动加上压力使塑料工件的接合面剧烈摩擦后熔化。振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接时间小于1秒钟，所得到的焊接强度可与本体相媲美。超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊，也用于铆焊、点焊、嵌入、切除等加工工艺。根据产品的外观来设计模具的大小、形状。 超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。 1、气动传动系统 包括有：过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。 工作时首先由空压机驱动冲程气缸，以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。 2、控制系统 控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时在定时控制下打开气路阀门，气缸加压使焊头下降，以一定压力压住被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然后控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器工作时间，本系统使整个焊接过程实现自动化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自动地完在本次焊接全过程。整个控制系统的顺序是：电源启动一触发控制信号气压传动系统，气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间去除超声发射继续保持一定压力时间退压，焊头回升焊接结束。 3、超声波发生器 （1）功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。

直流电机转速测量系统的设计

一、概述 该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数，一般是指电机转子的每分钟转数，通常用r/min 表示。本次课程设计选用光电测速法，测量电路由光电转换电路，整形电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成，电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min ，测量的相对误差 1%，并用5位LED 数码管显示出相应的电机转速。 本次课设需满足以下设计要求： 1根据技术指标，设计各部分电路并确定元器件参数； 2.用5位LED 数码管显示出相应的电机转速； 3.画出电路原理图（元器件标准化，电路图要规范化）。 二、方案论证 本课程设计是设计电机转速测量系统，采用光电测速方案，将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量，方案中包括光电转换电路，整形电路，闸门电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示： 在电动机转轴上安装一个圆盘，在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上，就产生了一序列的脉冲信号，光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波，再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路， 光电转换电路 整 形 电 路 闸 门 电 路 计数、译码、驱动、显示 电路 输入 信号 晶体振荡器 电路 分 频 电 路 控 制 电 路 图1 电机转速测量系统原理框图

产生1Hz的基准信号，再经过10分频，便可产生一个0.1Hz的基准信号，该基准信号用来控制闸门电路，把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来 三、电路设计 1.光电转换电路 在该部分可以用发光元件作为光的发射部分，可以选择发光二极管作发光元件，接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘，让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对，这样电机每转动一周，光线就会相应通过小孔6次，因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲，所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示： 图2 光电转换电路原理图 图中R1和R2为两个为350Ω限流电阻，LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断，变成间断的光信号，而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号，作用于之后的系统。 2.整形电路 整形电路用555定时器构成施密特触发器，利用施密特触发器，将输入的信号进行整形，输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号，从3管脚输出，输入信号与 输出信号反相，在5管脚接入10nF的滤波电容，当输入电压v i ﹤1/3Vcc时，v o 输出 为高电平，当输入电压v i ﹥2/3Vcc时，v o 输出为低电平。整形电路接法及输出波形如 图3和图4所示：

什么叫超声波电动机

什么叫超声波电动机？ 2009年10月14日 超声波电动机是20世纪末发展起来的一种新的微型驱动电机，它的基本结构及工作原理与传统电机完全不同，没有绕组和磁路，不以电磁相互作用来传递能量，而是基于压电材料的逆压电效应(即电致伸缩效应)，利用超声波振动来实现机电能量转换。由于这种新型电机的工作频率一般在20kHz以上，因此称为超声波电机。 超声波电机打破了传统电机必须由电磁效应产生转矩和转速的固有概念。与电磁式电机相比．超声波电机具有以下特点： (1)体积小，重量轻。超声波电机不用线圈，没有绕组和磁路，结构简单、紧凑，与电磁式电机相比，在输出转矩相同的情况下，可以做得更小、更轻、更薄。超声波电机的转矩密度一般为电磁式电机的几倍到十几倍。 (2)低速大转矩。超声波电机的最大优点在于它能以极低的速度运行．很容易做到每分钟几十转(甚至更低)，并且能保持大转矩的输出。这样就无需齿轮减速机构，可实现对较大负载的直接驱动。 (3)响应迅速，控制特性好。超声波电机转子的质量较轻，惯性小，响应速度快，起动和制动的时间均为毫秒级，因此可以实现高精度的速度控制和位置控制。 (4)有断电自锁功能。由于超声波电动机是依靠定、转子间的摩擦力驱动的，因此定、转子间必须施加一定的轴向压力，以便将压电振子的振动转换为转子的旋转。这样当切断电源时·由于静摩擦力的作用，转子便可自锁。 (5)与外界无相互电磁干扰。超声波电机无需励磁．因此它不受外界电磁场的影响。同时，它对外界也不会产生电磁干扰，特别适合于强磁场的工作环境。 (6)结构形式多样化。由于超声波电机是将压电振子的机械能通过定、转子之间的摩擦传递给转子，转子可以做旋转运动，也可以做直线运动(这时应称为动子)．因此转子

超声波电机的设计

任务书 论文（设计）题目：超声波电机的设计 学号：姓名：专业： 指导教师：系主任： 一、主要内容及基本要求 超声波电机是国内外日益受到重视的一种新型驱动电机，通过查找相关文献，熟悉其工作原理和运行机理，结合本科所学机械各学科方面的知识，完成超声波电机结构部分的设计。 主要研究内容包括以下几个方面：1超声波电机的运行机理。2定子谐振频率的计算。3压电陶瓷换能器的设计和制作。4定子的设计及制作。5转子的设计及制作。6编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写。 基本要求：学习查阅文献，具备综合归纳资料的能力；综合运用本科阶段所学知识，分析与解决超声波电机结构设计过程中所遇问题；并利用AutoCAD软件绘制了其装配图和各个零件图；通过翻译3000字的外文资料获取国外在该行业的最新发展动态。 二、重点研究的问题 理解超声波电机的工作原理和运行机理，弄清其结构特点，定子谐振频率的计算，定子的设计及制作，转子的设计及制作；理解超声波压电陶瓷和压电振子的特性，弄清超声波电机的振动特性及动力响应特性；理解超声波电机的驱动和控制及超声波电机的分析与设计。设计一台超声波电机。 三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间 1 选题第1周 2 查阅与收集资料第2~5周 3 超声波电机结构的设计第6~9周 4 完成所要求图纸第10~11周 5 完成设计说明书第12~13周 6 进行最后的修改第14周 7 答辩第15周 四、应收集的资料及主要参考文献 [1] 刘晋春，特种加工，第五版[M].机械工业出版社.2008 [2] 史敬灼，超声波电机运动控制理论与技术.北京:科学出版社.2011.10 [3] 胡敏强，金龙，顾菊平，超声波电机原理与设计. 北京: 科学出版社.2005 [4] 姜楠，方光荣，刘俊标，束娜. 国内外超声波电动机驱动技术的最新进展. 微特电机. 2005.9 [5] 赵淳生，对发展我国超声电机技术的若干建议.微电机.2006 [6] 胡敏强，超声电动机的研究及其应用[J].微特电机.2000 [7] 淮良贵，纪名刚，机械设计,第六版[M].北京:高等教育出版社,1996 [8] 郑凯，杨义勇，胡仁喜.Solid Edge应用教程[M].清华大学出版社，2008.4 [9] 芦亚萍，孟繁琴，袁云龙.超声波电机研究现状.微电机.2005 [10] 杨明，阙沛文. 超声电机变频驱动源的设计与分析. 压电与声光。 [11] 顾绳谷，电机及拖动基础，第四版[M]. 机械工业出版社.2007.10 [12]罗宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社，2006.5

超声波电动机

微特电机课程论文超声波电动机 学院: 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期：

摘要：超声波电机是一个机电耦合系统，涉及到振动学、摩擦学、材料学、电力电子技术、自动控制技术和实验技术等。超声波电动机利用压电材料的逆压电特性，激发电机定子的机械振动，通过定转子之间的摩擦力，将电能转换为机械能输出，驱动转子的定向运动。与传统电机相比，它具有体积小、低速大转矩、反应速度快、不受磁场影响、保持力矩大等优点，是一项跨学科的高新技术。近几年来超声波电动机已成为国内外在微型电机方面的研究热点。超声波电机（Ultrasonic Motor，简称USM）是20世纪80年代中期发展起来的一种全新概念的新型驱动装置。 超声波电机是利用压电陶瓷的逆压电效应——在交变电场作用下，陶瓷会产生伸缩的现象——直接将电能转变成机械能，这种电机的工作频率一般在20kHz以上，故称为压电超声波电机。 超声波电动机的不同命名：如振动电动机(Vibration Motor)、压电电动机(Piezoelectric Motor)、表面波电动机(Surface Wave Motor)、压电超声波电动机(Piezoelectric Ultrasonic Motor)、超声波压电驱动器/执行器(Ultrasonic piezoelectric actuator)等等。 关键字：超声波电机、逆压电效应、机械振动、高新技术。 0引言 超声波电动机的概念出现于1948年，英国的Williams和Brown申请了“压电电动机(Piezoelectric Motor)”的专利，提出了将振动能作为驱动力的设想，然而由于当时理论与技术的局限，有效的驱动装置未能得以实现。1961年，Bulova Watch Ltd．公司首次利用弹性体振动来驱动钟表齿轮，工作频率为360Hz，这种钟表走时准确，每月的误差只有一分钟，打破了那个时代的纪录，引起了轰动。前苏联学者V. V. Lavrinenko 于1964年设计了第一台压电旋转电机，此后前苏联在超声波电机研究领域一度处于世界领先水平，如设计了用于微型机器人的有2 或3 个自由度的超声波电机、人工超声肌肉及超声步进电机等。不过，由于语言等方面的原因, 前苏联的一些重要研究成果并未被西方科学界所充分了解。1969 年，英国Salfod 大学的两名教授介绍了一种伺服压电电机，这种电机采用二片式压电体结构，其速度、运动形式和方向都可以任意变化，响应速度也是传统结构电机所不能及的。美国IBM 公司的Barth 也在1973 年提出了一种超声波电动机的模型，从而使这种新型电机可以实现真正意义上的工作。 1978年，前苏联的Vasiliev成功地构造了一种能够驱动较大负载的压电超声波电动机，这种电机使用由位于两个金属块之间的压电元件所组成的超声换能器，将该换能器激起与转子接触的振动片纵向振动，通过振动片与转子间的摩擦来驱动转子转动。这种结构的优点在于不仅能降低共振频率，而且能放大振幅，遗憾的是，这种电机在运转时由于温度的升高、摩擦及磨损等原因，很难保持振动片的恒幅振动。 1982年，Sashida又提出并制造了另一台超声波电动机——行波型超声波电动机，从原来的由驻波定点、定期推动转子变换成由行波连续不断地推动转子，大大地降低了定子与转子接触面上的摩擦和磨损。这种电机能够运转的实质就是定子表面的质点形成了椭圆运动。之后，在日本掀起了利用各种振动模态的研究热潮，如利用纵向、弯曲、扭转等振动来获得椭圆运动。这种电机的研究成功，为超声波电动机走向实用阶段奠定了基础。1987年，行波超声波电动机终于达到了商业应用水平。此后许多超声波电动机新产品不断地研制出来并推向市场。

超声波焊接机说明书

目录： 一、使用安全指导 1.1注意事项 (2) 1.2使用安全注意事项 (2) 二、机器概述 2.1 机器基本参数 (3) 2.2本机各部件的组成 (3) 2.2.1超声波发生器（机箱）……………………………………………………‥‥4 2.2.2焊接机机体（机架）……………………………………………………………5-6 2.2.3 超声波振动系统…………………………………………………………………6-7 三、超声波发生器的使用………………………………………………………………………8-9 四、线束的焊接放置 (10) 五、安装详述 (10) 六、使用步骤 (11) 6.1 开箱 (11) 6.2 压缩空气进气源 (11) 6.3 焊接机和发生器之间连接 (12) 6.4 启动发生器 (13) 七、调整 (14) 7.1 焊头的更换调整………………………………………………………………14-15-16 7.2 左、右夹块间隙的调整 (17) 7.3线束宽度、高度调节 (18) 7.4 焊接面的更换 (19) 八、拆装系统的检测、拆装与更换.....................................................................19-20 十、维护与保养 (21)

一、使用安全指导 1. 1 注意事项 在启动和使用本公司超声波焊接机之前，请务必仔细阅读以下注意事项！ ●使用手册会为你详细介绍超声波焊接机的正确使用方法，请您务必严格遵守执行 ●安装和使用本机必须由经过相关培训的专业人员进行。 ●在工作运行过程中，请您务必不要接触焊接工具头。超声波振动有可能导致严重的皮肤 灼伤。 ●操作人员经过适当培训后，才允许使用超声波焊接机。 ●本机在维护和检修前，应先断电源，防止误操作。维修和保养工作必须由受过专门培训的技术人员来完成。 ●未经设备生产厂商的许可，不得擅自打开机箱，调整机器。否则生产厂商的所有保证将自动失效。 ●操作人员均须严格遵守操作手册的安全和使用事项。 1.2 使用安全注意事项 ●在启动和使用之前，应先确保电缆线是否连接正确，确保超声波 焊接机正常接地。 ●基于使用安全的目的和避免发生损伤请勿将金属钢销或类似的 材料放置在焊接工具之间。 ●请经常的按时对焊接机及焊接工具进行维护保养，确保机器工作 在正常状态下。 ●在焊接过程中出现一些异常的情况、声音，为了避免机器的损伤， 请立即停止使用，由相关的专业人员进行维护或联系售后人员。

超声波焊接技术

超声波焊接技术大全 n ewmaker 超声波焊是一种快捷，干净，有工工国 效的装配工艺，用来装配处理热塑性塑料配件，及一些合成构件的方法。目前被运用的朔胶制品与之间的粘结，朔胶制品与金属配件的粘结及其它非朔胶材料之间的粘结！它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺是一种先进的装配技术！超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果。 超声波的优点： 1,节能 2，无需装备散烟散热的通风装置 3，成本低，效率咼 4,容易实现自动化生产！ 超声波焊接机的工作原理！ 超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60HZ的电频转变成 20KHZ或40KHZ的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置。

振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化， 振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键， 整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料!!焊接： 指的是广义的将两个热塑性塑料产品熔接的过程。当超音停止振动时， 固体材料熔化，完成焊接。其接合点强度接近一整块的连生材料， 只要产品的接合面设计得匹配， 完全密封是绝对没有什么问题的， 碟合： 熔化机械锁形成一个材质不同的塑料螺栓的过程。 嵌入： 将一个金属无件嵌入塑料产品的预留孔内。 具有强度高，成型周期短安装快速的优点！！ 类似于模具设计中的嵌件！

11 Ultrasonic Welding Hatt jitint itiretw (nti J ildltCil Yf ( p Welding Technique ? Poor but joint design < Eicesske M6l (9 timff f E?(強睜钊叫 汕卑「gy * ￡xlidtng nielt re suds in a visual defect ? Improved bull J G I nt design ? Reduced w?ld tlnw * R^uc&d w&ld &n@rgy ? Exuding 12雷H (/Isible) ? FE??sh 俪 |p jddwd * R&ductlanln wflIM ar?a ? Exiting mol( not mult In a visual defect ? Step joint design # Fwprcv^d -sneM f?si$nnce ? Exiting nt< does nor mult in a visual dated ? Assist in locaiiftg 因厲昂 Ultras onic Weldi ng 1 W elding Techniques Ultrasonic Welding Airorplious polymer Seml-crystalhie polymer Ditn” Small part Largs part Small part L 白 ”g 电 part h S3 - 04 05 *0.6 05 - 07 0.1 ? to 0 60° (0 9Q D 90? rypiatt dimlttr di tin ■? > in/! \iiHiUimt ^7 s/ Ultras onic Weldi ng 2

超声波电机介绍及其发展前景

河北科技师范学院欧美学院科研技能训练---综述 学生：寇鹏 学号： 9310080215 专业：电气工程及其自动化 欧美学院机电科学与工程系 2011年7月

超声波电机介绍及其应用 寇鹏 （河北科技师范学院电气工程及其自动化专业） 摘要：超声波电机与传统的电磁式电机不同，它是利用压电陶瓷的逆压电效应，将超声振动作为动力源的一种新型电机，它由振动部分和移动部分所组成，造振动部分和移动部分之间的摩擦力来驱动。近二十年来，由于大功率压电陶瓷材料研究的突破，在全世界掀起了超声波电机研究的高潮，相继开发出多种型式的超声波电机。关键词：超声波电机/特点/分类/应用/振动源的产生 一、超声波电机的工作原理 超声电机技术是振动学、波动学、摩擦学、动态设计、电力电子、自动控制、新材料和新工艺等学科结合的新技术。超声电机不像传统的电机那样，利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩。超声电机则是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。 二、超声波电机的产生 20 世纪90 年代日本佳能公司研制出一种压电电动机，这种电动机的工作原理是利用逆压电效应把电能转换成机械能。常见的压电电机也是由定子和转子组成，但定子是由压电材料和金属材料组合制成，转子是由金属材料制成；压电材料把电能转换成机械振动能，激励定子金属体振动；转子与定子相接触，通过摩擦力，定子的振动驱动转子运动。由于定子的振动频率一般在大于20kHz 的超声频段，因此人们也将压电电机称为超声电机。 三、超声波电机的特点 （1）超声电机可以得到较低转速，因此输出力矩较大，可以省去减速机构直接带动负载。 （2）因为超声电机不使用电磁场作为驱动力，因此电磁辐射小。许多情况下，不希望有电机产生强电磁干扰，或者在强磁场环境中，电磁电机的正常工作会受到影响，而超声电机不需要做太多的电磁屏蔽处理就可以在这些条件下工作。 （3）超声电机依靠定、转子之间的接触摩擦作为驱动方式，关闭电源后转子就会马上停止，并在摩擦力的作用下固定不动 （4）超声电机的响应时间较短，一般在十几毫秒以内。 （5）超声电机没有电磁线圈，可以不用铜材，节省原料造价。 （6）超声电机的转速可以通过改变驱动频率进行调节，比较灵活。 （7）超声电机在很小尺寸上都可以有效工作。 四、超声电机的分类 （1）环形行波超声波电机。 在弹性体内产生单向的行波，利用行波表面质点的振动来传递能量，属连续驱动方式，其基础理论和应用技术均较成熟。 （2）小型柱体摇摆型超声波电机 目前行波型超声波电机已有较成熟的设计方法，但该型电机在小直径（小于20mm）条件下，输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点，而且由于其结构的限制，效率也很难提高。而柱体摇摆型超声波电机采用兰杰文振子结构，机械效率高。进一步设计可实现多个不同模态之间的耦合、叠加，从而形成三自

超声波焊接机基础学习知识原理

超声波焊接机原理 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 概述 超声波模治具架设不准确受力不平均原理 在一般认为超音波作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该 会产生音波传导的现象. 我们如果单只观察硬件（模治具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超音波作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须先强调超音波熔接的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接. 这时候超音波模治具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定无法是百分之百承受相同的压力。 另一方面上模（H o r n）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。所以也就必须作修正，如何修正，那就是靠超音波熔接机本身的水平螺丝，或是贴较薄的胶带或铝箔来克服了。

塑料产品材质配合不当 每一种塑料材质的熔点，各有不同，例如ＡＢＳ塑料材质的熔点约115℃，耐隆约175℃、ＰＣ之145℃以上、ＰＥ约85℃为例：ＡＢＳ与ＰＥ二种材质的熔点差距太大，超音波熔接势必困难。而ＡＢＳ与ＰＣ二种材质，亦有差距，但已非前项差距如此之大，是以尚可熔接，但在超音波功率相同，能量扩大相同的情况下，相异的塑料材质，绝无法比相同材质的熔接效果好。 超声波台输出能量不足 客户在购买超音波熔接机时，通常较难预料未来产品发展的规格，所以会遇到较大产品对象超出超音波标准熔接的情形。此时在不增加成本的预算下，只得以现有设备来作业生一、超声波模治具架设不准确超声波、受力不平均怎么办？ 在一般认为超音波作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的熔接效果，其实这只是表面的看法，超音波既然是摩擦振，就会产生音波传导的现象. 我们如果单只观察硬件（模治具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超音波作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须先强调超音波熔接的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接. 这时候超音波模治具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定无法是百分之百承受相同的压力。 另一方面上模（H o r n）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。

超声波电机介绍及其应用

超声波电机介绍及其应用 一、超声波电机的工作原理 超声学科结合的新技术。超声电机不像传统的电机那样，利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩。超声电机则是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。 二、超声波电机的产生 20 世纪90 年代日本佳能公司研制出一种压电电动机，这种电动机的工作原理是利用逆压电效应把电能转换成机械能。常见的压电电机也是由定子和转子组成，但定子是由压电材料和金属材料组合制成，转子是由金属材料制成；压电材料把电能转换成机械振动能，激励定子金属体振动；转子与定子相接触，通过摩擦力，定子的振动驱动转子运动。由于定子的振动频率一般在大于20kHz 的超声频段，因此人们也将压电电机称为超声电机。 三、超声波电机的特点 （1）超声电机可以得到较低转速，因此输出力矩较大，可以省去减速机构直接带动负载。（2）因为超声电机不使用电磁场作为驱动力，因此电磁辐射小。许多情况下，不希望有电机产生强电磁干扰，或者在强磁场环境中，电磁电机的正常工作会受到影响，而超声电机不需要做太多的电磁屏蔽处理就可以在这些条件下工作。 （3）超声电机依靠定、转子之间的接触摩擦作为驱动方式，关闭电源后转子就会马上停止，并在摩擦力的作用下固定不动 （4）超声电机的响应时间较短，一般在十几毫秒以内。（5）超声电机没有电磁线圈，可以不用铜材，节省原料造价。（6）超声电机的转速可以通过改变驱动频率进行调节，比较灵活。（7）超声电机在很小尺寸上都可以有效工作。 四、超声电机的分类 （1）环形行波超声波电机。 在弹性体内产生单向的行波，利用行波表面质点的振动来传递能量，属连续驱动方式，其基础理论和应用技术均较成熟。 （2）小型柱体摇摆型超声波电机 目前行波型超声波电机已有较成熟的设计方法，但该型电机在小直径（小于20mm）条件下，输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点，而且由于其结构的限制，效率也很难提高。而柱体摇摆型超声波电机采用兰杰文振子结构，机械效率高。进一步设计可实现多个不同模态之间的耦合、叠加，从而形成三自由度椭圆运动，实现一个定子驱动多自由度的运动。摇摆型超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子，所以定子的直径越小，摇头振动的幅值越大，小型化（一般直径小于20mn）能更加显示出这种电机的优越性。由于该电机采用兰杰文结构，压电陶瓷不需粘接，其装配工艺容易实现自动化。所以这种电机特别适宜对电机的重量、体积、性能等方面有特殊要求的应用场合，如精密光学仪器、导弹导引头的跟随控制装置。摇摆型超声波电机的这些特点近年来在超声波电机领域备受关注。因此该型超声波电机的研究将改变超声波电机工作及运行机理，拓展开发新型超声波电机的思路。（3）步进超声波电机 随着超声波电机技术的日趋完善，应用领域越来越多。但在超声波电机角位移控制系统中，必须引入传感器来进行反馈，形成闭环控制系统，这样使电机结构变得复杂。自校正超声波电机能在一定角度内，自行修正其角位移累积误差，从而省略了传感器以及与传感器相匹配的闭环时序电路，达到简化结构和保障精度的目的。因此，对步进超声波电机的研究具有重要的学术价值，在精密控制等领域具有广泛的应用前景。

超声波焊接机技术原理

超声波焊接机技术原理 超声波焊接机工作原理是：通过物体上下振动，使焊接件伸缩发热熔接。其机械原理是：把电能转化成机械能。当超声换能器产生的能量传送到焊区，由于焊区，即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。由于塑料导热性差，热量聚集在焊区，使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。 一、超声波模治具架设不准确、受力不平均怎么办？ 在一般认为超音波作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的超声波焊接机熔接效果，其实这只是表面的看法，超音波既然是摩擦振，就会产生音波传导的现象. 我们如果单只观察硬件（模治具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超音波作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须先强调超音波熔接的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接. 这时候超音波模治具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定无法是百分之百承受相同的压力。 另一方面上模（H o r n）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。所以也就必须作修正，如何修正，那就是靠超音波熔接机本身的水平螺丝，或是贴较薄的胶带或铝箔来克服了。 二、塑料产品材质配合不当? 每一种塑料材质的熔点，各有不同，例如ＡＢＳ塑料材质的熔点约115℃，耐隆约175℃、ＰＣ之145℃以上、ＰＥ约85℃为例：ＡＢＳ与ＰＥ二种材质的熔点差距太大，超音波熔接势必困难。而ＡＢＳ与ＰＣ二种材质，亦有差距，但已非前项差距如此之大，是以尚可熔接，但在超音波功率相同，能量扩大相同的情况下，相异的塑料材质，绝无法比相同材质的熔接效果好。 热熔塑胶分析图：

超声波电机的原理与应用

超声波电机的原理与应用 周传运 超声波电机(Ultrasonic Motor ,USM )是国外近20年发展起来的一种新型电机。事实上,在超声波电机问世之前,已有以压电效应驱动的电机,但其频率并不局限于超声波范围。早在1948年,威廉和布朗就申请了“压电马达”的美国专利;1964年,前苏联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机;1970～1972年,西门子公司和松下公司发明了压电步进电机,不过因无法达到较大的输出转矩而没能实际应用。1980年,日本的指田年生研制成超声波压电电动机(即现代意义上的超声波电动机),克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷,使压电电动机进入工业实用阶段。 一、超声波电机的原理和结构超声波电机的原理　超声波电机利用压电材料的逆压电效应①产生超声波振动,把电能转换为弹性体的超声波振动,并把这种振动通过摩擦传动的方式驱使运动体回转或直线运动。磁极和绕组,它一般由振动体②和移动体③组成,为了减少振动体和移动体之间相对运动产生的磨损,通常在二者间加一层摩擦材料。当在振动体的压电陶瓷(PZT )上施加20KHz 以上超声波频率的交流电压时,赫的超声波振动,使振动体表面起驱动作用的质点形成一定运动轨迹的超声波频率的微观振动(振幅一般为数微米),如椭圆、李萨如轨迹等,该微观振动通过振动体和移动体之间的摩擦作用使移动体沿某一方向做连续宏观运动。因此,超声波电机是将弹性材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。根据这一思想,日、德等国近几年相继研发出多种超声波电机,如环形行波USM 、步进USM 、多自由度USM 等,且行波型USM 已有较成熟的设计。下面以行波型USM 的 旋转说明其工作原理。 行波型USM 要旋转,需具备两个条件:与转子相接触的定子表面质点须做椭圆运动,定子、转子之间的接触面须有摩擦力。图1中的弹性体为定子,其上部为转子,定子、转子间夹一层摩擦材料。摩擦材料一般粘接在转子表面上。利用电能激励压电陶 瓷复合振子,使之产生超声振动,并在弹性体内产生 行波。当电信号频率调整到与定子(弹性体)的机械共振频率一致时,定子的振动幅度最大,并形成行波。在行波的弯曲传播过程中,定子表面的质点就会形成椭圆振动轨迹。当无数个这样的粒子都以同相位振动时,就会在定子表面形成力矩,力矩方向与行波传播方向相反。该力矩依靠定子、转子间的摩擦力驱动转子运动。转子的运动速度由定子表面质点的振幅和频率决定,振幅大则速度快;另外,加大定子、转子间压力,增加其间的摩擦力,也会增大转子受到的力矩。 图1　定子表面质点的椭圆运动轨迹 环形行波型超声波电机的结构　图2为环形行波型USM 的结构示意图。主要部件为定子和转子。定子由弹性环、压电陶瓷环和粘接在其上的带有凸齿的弹性金属环组成,弹性环由不锈钢、硬铝或铜等金属制成。凸齿的作用是放大定子表面振动的振幅,使转子获得较大的输出能量。压电陶瓷环采用的是施加交变电压后能够产生机械谐振位移的“硬性”压电陶瓷材料,其质量好坏直接影响电机性能。粘接剂多用高温固化的环氧树脂胶。 图2　环形行波型USM 的结构示意图 转子由转动环和摩擦材料构成。转动环一般用 不锈钢、硬铝或塑料等制成。摩擦材料必须牢固地粘接在转子的接触表面,从而增加定子、转子间的摩 ? 63?现代物理知识

电机检测系统方案设计

一、系统研制意义 科学技术的发展对电机性能和质量指标提出了越来越高的要求，电机检验技术的发展与电机工业的发展是密切相关的。电机检测是利用仪器、仪表及相关设备，按照相关的规定，对电机制造过程中的半成品和成品，或以电机为主体的配套产品的电气性能、力学性能、安全性能及可靠性等技术指标进行的检验。通过这些检验，可以全部或部分的反映被试电机的相关性能数据，用这些数据，可以判断被试电机是否符合设计要求、品质的优劣以及改进的目标和方向。电机检测是电机研究、生产和维修过程中不可缺少的重要环节，是电机制造和生产的重要工序。 传统的检测设备和方法由于操作时间长，需观测的仪器多，人工读取测试数据和进行数据分析、计算，在一定程度上影响了电机检测的质量和精度。随着目前电机设计水平、工艺水平的进一步提升，以及电机原材料的性能不断提高，电机的性能和质量指标有了很大的提高。因此，对电机检验技术的要求也日益提高，提高电机检验效率、降低操作人员劳动强度、提高测试精度和试验质量势在必行，而由于测试理论的丰富、测试手段的进步、设备精度的提高以及自动化测试系统和电子计算机在测试中的广泛应用，电机的检验技术也确实有了突飞猛进的发展。 因此，研制一套符合要求的电机自动检测系统，对于从事电机

维修的单位来说是非常有必要的。 二、系统主要功能 1、系统可检测电机的转矩、转速、功率等参数。 2、系统可检测电机的输入电流、电压、功率因数、功率等参数。 3、系统具有手动、自动测试方式，全部过程可在控制柜上的显示控制仪上实现；数据可锁存，以便手工记录； 4、系统具有自动测试方式，即负载根据设置自动加载，扫描电机从空载到设定值的特性曲线； 5、系统具有定点测试方式，即电机运行后，负载自动调节到设定值，并在设定值处稳定运行； 6、系统可记录测试结果，电机测试数据以报表或曲线的方式显示，可打印保存，方便下次打开查询曲线，曲线坐标参数可修整。 三、系统主要性能 1、额定扭矩检测精度：±0.5%；转速精度±0.2%； 2、测功范围：0.01Nm～1000Nm； 3、转速测量范围：0～7000转/分； 4、温度测量范围：0～70度； 5、电压测量范围：交流-400～+400伏，直流-30～+30伏； 6、电流测量范围：100安培。

专用超声波电机驱动电路研究

专用超声波电机驱动电路研究 专用超声波电机驱动电路研究分类号ＴＰ２７１．４—５３３（１）ＵＤＣ密级公开编号中国工程物理研究院专用超声波电机驱动电路研究指导教师姓名文贵印研究员申请学位级别工学硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期２００５．３．１５论文答辩日期２００５．４．２８学位授予单位和日期中国工程物理研究院答辩委员会主席２００５年３月１５日专用超声波电机驱动电路研究摘要超声波电机（ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＭｏｔｏｒ简称ＵＳＭ）是一种新型的微特电机，有别于传统的电磁电机。在本文引言中，说明了ＵＳＭ与传统电磁电机相比的主要优点、基本组成及应用前景，同时说明了开展专用ＵＳＭ的驱动电路研究工作的背景及主要工作内容，作者要完成设计、样品加工及应用三部分工作等，此论文就是这三部分研究工作的总结。首先，根据对驱动电路的要求，结合国内外传统压电马达驱动电路的系统方案，设计出专用超声波电机的驱动电路的系统方案。在本方案中增加了位置检测与归零单元，去掉了频率跟踪单元，采用ＤＳＰ作为控制单元，整合了电机驱动信号产生、电机选择与启动、位置检测信号处理和特殊信号译码等功能，有利于电路小型化和稳定性。方案具有新颖和独特性。其次，详细介绍了利用仿

真与实际调试相结合的方法，完成了推挽逆变电路及升压 脉冲变压器的工程设计和调试，着重解决了浪涌及功率开关管保护等问题，注意了变压器绕制工艺与漏感的关系。采用ＤＳＰ芯片实现了多种控制和软、硬件结合，给出了用Ｃ语言编写的程序，重点解决了程序的调试与抗干扰问题。采用独特的数字编码方法，实现了位置检测的结构设计，完成了性能初步调试以及与ＤＳＰ组成闭环系统，消除电机 不断步进引起的空间位置上的积累误差，实现了电机步进误差归零的技术要求。设计了电路工程板图，完成了样机两台的加工和调试工作，与超声波电机进行了匹配调试实验，重点解决了阻抗匹配问题，达到了驱动电路的设计指标，实现了设计、加工、匹配调试三部分工作的基本要求。最后，根据前一段工作，提出了一些今后工作的意见，特别是工程应用化与集成化方面的研究想法。关键词：超声波电机，驱动电路，ＤＳＰ，脉冲变压器，位置检测与归零专用超声波宅机驱动电路研究ＡｂｓｔｒａｃｔＵｌｔｒａｓ ｏｎｉｃＭｏｔｏｒ（ＵＳＭ），ａｓａｎｅｗｔｙｐｅｍｉｃｒｏ—ｍｏｔｏｒｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｍ ａｇｎｅｔｉｃｍｏｔｏｒ．Ｉｎｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＵＳＭ’ｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｍ