直线型超声波电机的特点，分类和应用
一、什么是超声波电机
所谓超声波电机，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、什么是直线型超声波电机
直线超声波电机直接产生直线运动的速度和推力，不需要中间的传动装置把旋转电机产生的旋转运动转换为直线运动，使得电机整体结构简化、工作可靠性提高和高定位控制精度更易于实现。
四、直线型超声波电机的特点
直线超声波电动机是超声波电动机一种很重要的类型和分支，其工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应激发出定子的超声振动(微米级)，并借助定子、动子之间的摩擦作用来直接驱动动子做直线运动以及直接驱动负载输出，从而实现将输入的电能转换为输出的机械能[1]。直线超声波电动机是利用压电陶瓷的逆效应实现从电能到机械能转换，直接驱动动子做直线运动和直接输出动力，具有定位精度高、易于实现微小型化和轻量化等优点，在小型精密驱动的应用领域里具有明显的优势，成为近年来的一个研究热点
直线超声波电机主要有行波型和驻波型两种。直线超声波电机较旋转超声波电机有以下一些特点：
1. 结构简单，容易实现小型、轻量、薄型化；
2. 位置分辨率高，既可作大行程快速直线运动，也可作微步精确运动；
3. 功率体积比大；
4. 直接驱动，无需运动形式转换机构；
5. 传动刚度大，断电自锁；
6. 在共振点附近工作，功耗小，有利于驱动电路的集成化；
7. 结构设计灵活，可供采用的形式多种多样，能在很大程度上实现装置的小型化和微型化；
8. 直线超声波电机本身不便标准化和系列化，由于其运动侧和固定侧通常是分离的，必须布置在两个不同的物体上；而旋转电机自成一体，在机械配置上有很大的独立性和灵活性。因此在大多数情况下，直线超声波电机须根据特定的用途进行专门的设计。
五、直线型超声波电机的分类
1 V型直线超声波电动机
V型直线超声波电动机利用其定子激发出的2个正交工作模态(对称振动模态和反对称振动模态)或者纵、弯复合振动模态，实现在驱动足处产生具有驱动作用的椭圆运动轨迹，从而推动动子(导轨)做直线运动。
2 H型直线超声波电动机
H型直线超声波电动机利用H型振子(夹心换能器结构形式[16]或者压电陶瓷片粘贴式[15])的纵弯复合振动模态在其两个驱动足形成椭圆运动轨迹，从而驱动动子做直线运动
3 U型直线超声波电动机
U型直线超声波电动机利用U型定子的纵弯复合振动模态或者2个正交工作模态(对称模态和反对称模态)进行驱动，并以U型定子的顶点作为驱动足推动动子做直线运动
4 塔形直线超声波电动机
为了解决当前直线超声波电动机没办法实现相互独立控制法向振动以及切向振动的问题，陈乾伟等人设计制作了一种能够实现工作模态独立控制的塔形直线超声波电动机
5 面内纵弯型直线超声波电动机
面内纵弯型直线超声波电动机利用矩形板定子激发出的纵振、弯振振动模态实现驱动动子的直线运动
6 夹心式纵弯型直线超声波电动机
主要由2个夹心式换能器和2个指数型变幅杆组成，中间部分设计有一个驱动足。该电机通过定子激发出的纵振和弯振在其驱动足形成一个具有驱动功能的椭圆轨迹，从而实现驱动动子作直线运动。通过实验测试，该样机的输出速度最大值达1 280 mm/s，输出推力的最大值达45 N
六、直线型超声波电机的应用
近年来，直线超声波电动机发展迅速，应用日益显著，航空、电子、生物、医疗、通信、机器人、高精度加工等领域追求既小型轻量，又有高性能、高精度、智能化的驱动装置，以往的电磁电机已难以适应当今时代的要求。直线型超声电机的特点决定了它在小型、微型机械、精密定位、伺服控制等方面的应用具有明显的优越性，应用前景很广阔。
近年，航空、电子、生物、医疗、通信、机器人、高精度加工等领域追求既小型轻量，又有高性能、高精度、智能化的驱动装置，以往的电磁电机已难以适应当今时代的要求。直线型超声电机的特点决定了它在小型、微型机械、精密定位、伺服控制等方面的应用具有明显的优越性，应用前景很广阔。
X-Y定位仪
用直线型超声电机驱动的定位仪，不需要滚珠丝杠，结构极简单，重量也大幅度减小，精度很高，有停止保持力，而且成本比原来电磁DC伺服电机的低。
机器人关节驱动
关节是组成机器人的关键部件，采用直线型超声电机作力控制元件，可实现关节的动柔度控制，且功率/重量比高。
宇宙结构件
直线型超声电机结构非常简单， 而且体积小重量轻，对空间显得十分宝贵的宇宙结构件尤为适合。而且不产生磁干扰，没有轴承、齿轮等的润滑。
纸、卡片等薄片的传送
采用直线型超声电机的纸、卡片等薄片传送装置，可以实现打印机、磁卡机等办公自动化设备的小型化、扁平化。
半导体制造装置
IC、LSI用高精度数控机构，印刷线路板加工、检测，晶片元件排列、焊接、封装机械手，精密冲裁半导体片。
工业自动化机器
无损探伤用探头驱动，喷字、涂漆等；智能化仪器仪表。
计算机辅助制造
工具驱动与控制装置，工件的自动定点传送；