超声波电机特点和分类及应用介绍
一、什么是超声波电机
超声波电机，并不是通过空气中超声波推动的电机，而是先把电能变成高频机械震动，然后通过高频震动和摩擦来带动做功的电动机。
这里的高频震动，刚好在超声波的频率范围内，所以也叫超声波电机。因为这种震动产生的声音是超声波，人类的耳朵听不见，所以这类电动机属于静音电动机，可以应用到特别安静的场所。又由于不需要线圈和磁铁，也不需要气体膨胀来进行推动，这类电动机可以做到非常小，小到1毫米左右的尺寸都可以，能够应用到很多需要微型电动机的场合
二、超声波电机原理
其实超声电机的实际工作原理还是很复杂的，需要精心设计才能真正把电能变成机械能，但是我们这里做一下简化理解，希望对大家有帮助。超声电机，利用震动波和摩擦力带动转子运动，从而可以对外做功。你可以近似理解成海浪推动小船的过程，只要利用好海浪，本身无法自由移动的小船就可以被推到岸边。海浪就是行动的水波，超声电机利用的也是行动的振动波。
三、 超声波电动机结构
超声波电动机由定子、转子、换能器和摩擦材料等组成，它们共同实现电能到机械能的转换，驱动电动机运转。
超声波电动机作为一种先进的驱动技术，以其高效、精密的特点在众多领域得到广泛应用。那么，超声波电动机究竟由哪些部分组成呢？接下来，我们就来详细解析一下。
1、定子与转子：电动机的核心骨架
超声波电动机的定子通常采用压电陶瓷材料制成，这种材料具有良好的压电效应，能够将电能转换为机械振动能。定子内部设有特定的电极结构，用于激发压电陶瓷的振动。当施加交变电压时，定子会产生高频振动，为电动机提供动力。
转子则是电动机的旋转部分，通常与定子紧密配合。在定子的高频振动作用下，转子受到摩擦力驱动而旋转。转子的设计需要考虑摩擦系数、转动惯量等因素，以确保电动机的稳定性和性能。
2、换能器：电能与机械能的转换桥梁
换能器是超声波电动机中实现电能与机械能转换的关键部件。它通常由压电陶瓷和金属电极组成，通过特定的结构设计实现电能的输入和机械能的输出。换能器的工作效率直接影响到电动机的性能，因此，在设计和制造过程中需要精心调整和优化。
3、摩擦材料：驱动力的源泉
摩擦材料在超声波电动机中扮演着至关重要的角色。它们位于定子与转子之间，负责将定子的高频振动转换为转子的旋转运动。摩擦材料的性能直接影响到电动机的驱动力和寿命。因此，在选择摩擦材料时，需要综合考虑其摩擦系数、耐磨性、热稳定性等因素。
4、其他辅助部件：确保电动机稳定运行
除了上述核心部件外，超声波电动机还包括一些辅助部件，如轴承、密封件等。这些部件虽然不直接参与电动机的能量转换过程，但它们的存在对于确保电动机的稳定运行至关重要。例如，轴承用于支撑转子并提供良好的转动环境，而密封件则用于防止外界杂质进入电动机内部，保障其工作环境的清洁度。
三、超声电机的特点
由于超声电机具有全新的原理和结构，因而它与传统电磁型电机比较具有许多特点。
（1）结构紧凑，设计灵活、转矩密度（转矩/质量比）大，可以实现电机的短、小、薄。超声电机的转矩质量比可以达到传统电磁电机的5-10。
（2）低速大转矩，无需齿轮减速机构，可实现直接驱动。
（3）电机运动部件（转子）的惯性小、响应快（毫秒级）。断电自锁，且具有较大的保持力矩。
（4）位置和速度控制精度高，位移分辨率高，响应快。
（5）不产生磁场，不受外界磁场干扰。
（6）低噪声运行，噪声在45dB以下（距离电机轴端100mm处测量）。
（7）设计合理，压电材料和摩擦材料选用适当，则可在真空、高/低温环境等极端环境下工作。
四 、超声波电机的分类
超声电机设计灵活、结构多样，目前尚无统一系统的分类方法。
（1）按照波的传播方式可以分为行波型和驻波型。
（2）按照运动输出方式可以分为旋转型和直线型。
（3）按照定、转子的接触方式可以分为接触式和非接触式。
（4）按照压电元件对定子的激振方式可以分为共振式和非共振式。
（5）按照转子运动的自由度数可以分为单自由度和多自由度。
（6）按照驱动点的振动位移方向相对于定子工作面的几何关系可以分为面外模态式和面内模态式。
（7）按照定子的结构形式可以分为板式、环式和杆式。
五、超声电机的应用
超声电机在工业控制系统、汽车专用电器、超高精度测量仪器、办公自动化设备、智能机器人等领域具有广阔的应用前景，尤其在照相机自动聚焦系统和卷胶片系统、手表、汽车、机器人、核磁共振仪、电动窗帘以及卡片传输机等产品上得到广泛应用。
超声电机具体应用
1、航空航天领域
超声波电机具有的结构简单、重量轻、不受磁场干扰、真空下无需润滑油的优点，因此在航空航天领域有着重要应用，这是电磁电机在航空航天领域无法完成的。
2、生物医疗
超声电机在生物医疗领域也有着众多应用，从生物材料微型操作器、计量设备、微型喷嘴再到冲击发生器、肾结石破碎治疗机、气管超声扫描器，都离不开它的加持。
3、精密仪器仪表
使用超声电机，可以更好地帮助精密仪器解决因电磁马达用齿轮箱增大力矩所产生的的齿轮间隙和回程误差，从而帮助仪器达到更高的精准度，并且响应更快，控制能力更强。在照相机、摄像机、显微镜等光学仪器的聚焦系统中也会作为驱动原件。
4、机器人制造
在机器人制造领域，超声电机也发挥着重要作用，他常被用于机器人活动关节的驱动，可帮助关节的固定部分和运动部分更好地进行连接，让机体结构更加紧凑。