USR系列超聲波馬達工作原理及典型特征

發(fā)布日期：2022-07-06      瀏覽次數：3047

1986 年 12 月 25 日，新生工業(yè)株式會社Shinsei Kogyo 發(fā)布了一款超聲波馬達，它采用全新的驅動原理，它不使用來自線圈或磁鐵的任何電磁力作為驅動力。

USR系列超聲波馬達工作原理

1、超聲波馬達通過對壓電陶瓷施加電壓使壓電陶瓷變形，變形被定子金屬放大傳播，使定子金屬表面變形為波浪狀。該波的頂點作為行波移動，與定子接觸的轉子因摩擦力而旋轉。

2、超聲波馬達的高保持力：由于轉子和定子之間施加的高壓，停止時最大的摩擦力是超聲波馬達的保持力。

3、超聲波電機旋轉原理：通過對壓電陶瓷施加電壓，使壓電陶瓷發(fā)生變形扭曲，變形被定子金屬放大傳播，在定子金屬表面產生行波。這里，定子金屬僅在表面行波的每個頂點處與轉子接觸，并且每個頂點進行橢圓運動。

4、轉子在其橢圓運動的影響下旋轉。這種橢圓運動的軌跡與行波傳播的方向相反，受影響的轉子也沿與行波相反的方向旋轉。換言之，當行波在定子圓周上順時針（CW）行進時，在與轉子接觸的行波的每個頂點處都會發(fā)生逆時針（CCW）橢圓運動。

5、然后，與波的頂點接觸的轉子以與橢圓運動相同的方向逆時針（CCW）旋轉。通過控制該行波的速度和方向，可以在CW和CCW方向之間切換，實現超聲波馬達的高響應性。





 

USR系列超聲波馬達典型特征：

1、低速高扭矩

超聲波馬達的特點是在每分鐘數十到數百轉的低速下具有高扭矩。由于可以直接驅動而不需要諸如齒輪之類的減速機構，
因此可以構造具有零背隙的運動部件。

2、電源關閉時保持力高，即使關閉電源，超聲波馬達也因摩擦力而保持較高的保持力。因此，超聲馬達不需要制動器或離合器，并且可以構建沒有電磁制動器或離合器的輕型系統(tǒng)。

3、高響應性和可控性由于轉子慣性小，并且由于轉子和定子之間的摩擦而產生的制動力大，因此在停止時表現出好的響應性。

4、速度控制也是無級的，機械時間常數為1 [ms]以下，因此可控性非常好。因此，可以進行高精度的速度控制和位置控制。

5、不受磁場影響，不發(fā)射電磁波，超聲波馬達不使用繞組或磁鐵，因此不會產生電磁波。特別地，非磁性型超聲馬達不使用任何磁性材料，因此其在高磁場環(huán)境中穩(wěn)定地運行而不受磁性的影響。

6、小巧輕巧它體積更小，更薄，重量僅為使用具有類似轉矩的電磁力的電動機重量的一小部分。通過將其用作多關節(jié)機器人手臂和腿部的致動器，可以減輕每個關節(jié)的重量。因此，可以期待機器人和系統(tǒng)整體的響應性以及負載能力的提高。

7、出色的安靜度

由于用于驅動的振動的頻率在聽不到的范圍內，因此操作噪音非常小。通過不使用齒輪也可以避免在驅動器中產生噪音。