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1、超声电机的应用Applicationofultrasolicmotor摘要：随着科学技术的进步，一些更加前沿的领域，比如航空航天，精密仪器等，对所使用的电机有更多的要求，比如尺寸微小，噪声低，无电磁干扰等，受制于工作原理和结构形式，传统电磁电机已经无法完全满足这些要求。因此各国科学家纷纷探索基于其他工作原理的新型微特电机，如静电电机，光热电机，超声电机，形状记忆合金电机，微波电机等。其中超声电机由于具有卓越的优点，目前发展迅速，应用也较为广泛。本文主要介绍超声电机目前的应用和潜在的应用价值，以及制约其大规模应用的问题所在。Abstract:Withtheprogresso
2、fscienceandtechnology,somemorefrontierareas,suchasaerospace,precisioninstruments,etc.havemorerequestfortheuseofmotor,suchassmallsize,lownoise,noelectromagneticinterference,etc.Subjectedtotheworkingprincipleandstructureform,thetraditionalelectromagneticmotorcannotcompletelysatisfytheserequ
3、irements.Soscientistsareexploringanewtypeofmicromotorbasedonotherworkingprinciplesuchaselectricmotor,themotoroffield,ultrasonicmotor,theshapememoryalloymotor,microwavemachine,etc.Theultrasonicmotorisdevelopingrapidlyandwidelyappliedatpresentbecauseofitsoutstandingadvantages.Thispapermainl
4、yintroducescurrentapplicationandpotentialapplicationvalueoftheultrasonicmotor,andtheproblemthatconstraintsitslarge-scaleapplication.关键字：超声电机，航空航天，机器人，医疗，工程工业。Keywords:ultrasonicmotor,aerospace,robot,medical,industrialengineering.超声电机的优点超声电机与传统电机相比,具有以下特点:结构简单、紧凑、转矩/质量比大(是传统电机的3~10倍);低速大扭矩
5、,无需齿轮减速机构,可实现直接驱动;响应快(毫秒级);断电自锁;在闭环条件下速度和位置控制性好,分辨率高;不产生磁场,不受外界磁场干扰;容易做成直线型超声电机;形状可以多样化(圆的、方的、空心的、杆状的),等等。由于其优异的性能，超声电机在很多场合都可以取代电磁电机，拥有广阔的应用前景。目前超声电机主要应用于航空航天，精密仪器，相机等，其中日本是超声电机最发达，也是产业化最早，目前最成熟的国家。在航空航天中的应用最近几年美国在宇宙飞船、火星探测器、运载火箭、核弹头等航空航天工程中都陆续应用了超声电机。图1为美国喷气推进实验室(JPL)和MIT将联合研制的超声电机应用于火星
6、探测微着落器。该电机扭矩达2.8N·m,使用最低温度达-100℃,比用传统的电机减轻质量30%。此外，美国国家航空航天局(NASA)的CoddarSpaceFlightCenter将超声电机应用于空间机器人技术。其中微型机械手MicroArmI使用了扭矩5mN·m的超声电机。火星机械手MicroArmII使用了三个扭矩为0.68N·m和一个扭矩为0.11N·m的超声电机。它们比使用同等功能的传统电机轻40%。图2为美国把微型超声电机应用于质量为7～8kg的纳米卫星。图1 USM应用于火星探测微着落器图2USM应用于纳米卫星在国内，南航大研制的超声电机也已经应用在嫦娥三号的
7、红外光谱仪上。图3，应用于嫦娥三号上的超声电机除了在航天领域，超声电机也应用于航空领域，其中之一便是飞机的颤振主动抑制。颤振主动抑制是一个伺服气动弹性稳定性问题，设计飞机结构，空气动力与控制系统的相互影响，包括弹性力，惯性力，气动力和控制力的联合作用。早期的颤振主动抑制研究中，驱动控制面转动的作动器多用液压伺服系统。而超声电机所具有的低速大扭矩，断电自锁，响应快和扭矩/质量比大等优点使其成为控制面作动器的最佳选择。图为南航大研制的采用TRUM-45型超声电机的二维机翼段面控制系统结构图。图4 USM应用于机翼颤振模型试验在机器
