超声波马达是什么，超声波马达原理

很多朋友对超声波马达是什么，超声波马达原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

超声波电机是什么？超声波马达的缩写是USM，相机最早使用的镜头是佳能EF系列。最早搭载USM马达的镜头是佳能EF 300/2.8L USM。传统电机都是基于电磁原理工作，将电磁能转化为转动能。另一方面，USM的工作原理是将超声波振动能量转化为旋转能量的全新原理。

人耳能听到的声音频率范围约为20 Hz ~ 20 kHz，人耳无法识别的20 kHz以上的频率称为超声波。那么到底什么是超声波电机呢？它的基本工作原理是什么？简单来说，就是利用输入电压会变形的特性，使压电材料产生超声波频率的机械振动，然后通过摩擦驱动的机构设计，使超声波电机能够像电磁电机一样旋转或直线运动。

通常电磁电机在运转的时候，我们会感觉到噪音，因为电机内部结构在振动，振动频率正好在我们耳朵能感觉到的频率范围内。超声波电机的振动频率被设计在人耳能听到的范围之外，所以它运行的时候我们感觉不到声音，所以我们感觉很安静，这是超声波电机很重要的一个特点。

超声波电机原理电能和机械功可以通过电磁力以外的方法转换。利用作用在电容器电极之间的力的静电马达和利用压电元件的超声波马达是已知的。尽管静电马达作为MEMS(微机电系统)已经引起了关注，但是它们很少投入实际使用。另一方面，后一种超声波马达用于特殊目的，例如驱动照相机镜头，因为它可以被配置成圆盘形状。

压电元件(PZT: Pb (Zr，Ti)O 3，锆钛酸铅)在施加电压时具有垂直于电压方向延伸的特性。起初，人们研究利用这一特性将位移转变为线性或旋转运动来制造马达。但是膨胀和收缩只有几微米。为了使电机旋转，需要将压电体和弹性体结合起来，以高频率振动。1980年，通过产生从压电体到弹性体的行波，发明了实用电机。

使用术语“超声波马达”是因为根据弹性体的共振频率，它在高于20kHz或更高的可听范围的频率(超声波)下被驱动。如图，示出了行波超声波电机的工作原理。

图：行波超声波电机原理

定子具有由压电元件和弹性体组成的两层结构，压电元件由两组驱动电极组成。每个电极被布置在行波波长的一半处，并且被交替极化以具有相反的极性。当频率接近弹性体的弯曲振动的自然频率的AC电压被施加到驱动电极时，压电元件交替地膨胀和收缩，导致弹性体弯曲。

通过向两个电极施加具有90度相位差的交流电压，合成了在空间和时间上异相的两个驻波，并且获得了如图4所示的行波。波在弹性体上的最大点通过画出与行波相反的椭圆轨迹而移动。因此，当在转子(移动体)和定子之间施加高电压时，转子在行波的波前处接触弹性体，并且沿着振动器表面上的椭圆轨迹在与行波相反的方向上产生摩擦。

以上知识分享希望能够帮助到大家！