提高超聲電機穩(wěn)定性可靠性，加速其產(chǎn)業(yè)化進程

行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機（Traveling wave type Rotary Ultrasonic Motor，TRUM），簡稱超聲電機（USM），是超聲電機中發(fā)展最早、技術(shù)相對最為成熟且產(chǎn)業(yè)化和工程應用也較為成功的一種超聲電機。

其原理是利用壓電材料的逆壓電效應將電能轉(zhuǎn)化成機械能，即定子背面粘貼的環(huán)狀壓電陶瓷片因受到兩路相位差為90°的交流電信號的激勵而產(chǎn)生伸縮變形，分別在定子的與轉(zhuǎn)子接觸的那一面上產(chǎn)生兩列沿圓周均布的振動波，兩列相位差為90°的振動波疊加起來，形成了可以順時針或者逆時針轉(zhuǎn)動的行波，其振幅約為幾個微米，但通過摩擦作用，可以推動與之緊密貼合且有一定接觸壓力的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，至此，完成了電能到機械能的轉(zhuǎn)換，并可以對外做功。因為定子振動的頻率超過20kHz,屬于超聲頻段，所以常常被稱為“超聲電機”，或者“超聲波馬達”。

因為其特殊的原理和結(jié)構(gòu)，超聲電機與電磁電機相比具有許多突出的特點，如：不產(chǎn)生磁場干擾，斷電自鎖，響應快，推力/重量比大，結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣等。所以，作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器有著廣泛的應用前景，已經(jīng)被應用于精密定位等方面。然而，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，應用系統(tǒng)對運動過程的控制精度提出了更高的要求，提高速度穩(wěn)定性是超聲電機廣泛用于精密控制系統(tǒng)的必要條件。

行波型超聲電機速度穩(wěn)定性與定、轉(zhuǎn)子間的接觸界面密切相關(guān)。

發(fā)表在《中國電機工程學報》（Proceedings of the CSEE）2011年10月第29期的《行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機速度穩(wěn)定性的研究》，提出了通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以提高速度穩(wěn)定性的一種方法。

為了提高行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機速度穩(wěn)定性，論文分析了現(xiàn)有雙軸承支撐情況下，加工和裝配誤差對速度穩(wěn)定性的影響，認為沿圓周壓力不均衡是造成速度波動的主要原因之一。

提出了單軸承支撐附加調(diào)心結(jié)構(gòu)的方案，使接觸界面實現(xiàn)壓力自平衡。理論和實驗分析表明，這種方案使接觸界面的壓力分布更加均勻，速度穩(wěn)定性更好。

與原結(jié)構(gòu)對比實驗結(jié)果為，在超聲電機輸出力矩、速度范圍等主要性能指標基本一致的情況下，超聲電機的空載速度波動率降低了約40.0%，波動范圍達到±2.0%以內(nèi)。

近幾年，超聲電機、壓電電機在國際上發(fā)展很快，公司與科研院所、公司與公司之間的強強聯(lián)合，迅速地搶占了很多行業(yè)的橋頭堡。

為了能在超聲電機產(chǎn)業(yè)化的大潮中占得一席之地，南京航空航天大學趙淳生院士團隊成立了自己的萬瑪超聲電機公司，為將先進的科研成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力創(chuàng)建了良好的平臺?？梢灶A見，與產(chǎn)業(yè)化的結(jié)合必將進一步促進我國超聲電機技術(shù)的發(fā)展，為我國的高科技的加速發(fā)展盡一份力量。