一、超声波电动机与电磁式电动机的比较
(1)基础理论。超声波电动机是基于刚体的波动理论，利用压电晶体的逆压电效应实现电能到机械能的转换。由于超声波电动机的定、转子之间没有气隙，其能量完全是通过刚体的变形和接触来传递的，因此超声波电动机的基础理论是机械波动理论；电磁式电动机是基于传统的电磁感应理论，其能量是通过定、转子之间的气�****莸模吹绱抛厥怯衫糯懦≈械耐ǖ绲缡嗟继宥模缘绱攀降缍幕±砺凼堑绱懦±砺邸�
(2)运行特性。超声波电动机的突出优点就是能实现低转速、大转矩的负载运行，但其缺点也比较明显，主要是超声波电动机是依靠机械摩擦来传递能量，不仅电动机的效率较低，而且使用寿命也较短。据统计．超声波电动机的平均寿命大约为2∞O小时，与电磁式电动机相比，长时间工作的能力还较欠缺。
(3)控制特性。从理论上来说，目前超声波电动机还没有一个能准确描述其定子振动过程和转子运动过程的数学模型。由于压电材料的非线性、摩擦发热、摩擦滑动和环境温度的影响．驱动转子的摩擦力将产生严重的非线性变化，这种变化使得精确控制电机转速的难度大大增加。另外，由于压电材料特性的不同，每台超声波电动机的驱动电源都不相同，这样电机和电源必须一一配套，因此不利于大规模生产。
二、超声波电动机应用实例
尽管超声波电动机在一些方面还不尽人意，各类标准还没有统一，但是由于其特色鲜明，优点突出，经过二十多年的研究和开发，已经在航空航天、机器人、精密仪器、医疗设备和影像设备诸多领域得到了重要的应用。下面介绍几个应用实例。
1．用于机器人关节驱动
由于超声波电动机是把压电晶体激发的往复机械振动通过机械变换转换成回转运动或直线运动，压电晶体极化的多样性和机械变换的多样性决定了超声波电动机的结构丰富多彩，其功能也十分广泛。例如，以厚度方向极化的压电晶体对于不同的机械变换可以构成环形行波型超声波电动机、楔形驻波型超声波电动机和直线式超声波电动机，应用扭振压电晶体可以做成复合式超声波电动机，利用径向极化的压电晶体也可以做成旋转式或直线式超声波电动机。日本****研制成功的球形超声波电动机就是由四个定子和一个球形转子构成，可以在两个自由度的方向旋转。图9 10所示为电机研发人员期盼已久的多自由度电动机，它具有超声波电动机的一切优点，可以用于太空探测机器人的关节驱动。
2．用于汽油发电机的油门调节
便携式汽油发电机属于同步发电机，如果没有自动调压装置，在工作的过程中会出现因为负载增加导致输出电压下降的现象。通常的解决办法是手动加大油门，提高汽油机的输出功率．显然这是很不方便和很不精确的。为了实现发电机自动调压的目的·就要在工作过程中引入反馈环节，并选择调节油门的执行机构。直线式超声波电动机具有响应速度快、定位精度高等优点，是调节油门执行机构的理想选择。
图9 1]所示为汽油发电机自动调压控制系统的结构框图，该系统由直线式超声波电动机、汽油发电机、微型计算机和A／D、D／A转换器组成。计算机通过A／D转换接口以一定的频率对发电机的输出电压进行采样，经处理后发出控制指令，再通过D／A转换接口驱动超声波电动机直接调节油门，改变发电机的转速，从而使输出电压稳定在指定的范围之内。
3．用于照相机的自动调焦
环形行波型超声波电动机产生驱动力的位置在圆环上，通过合理设计定、转子，可以把超声波电动机做成中空结构，其中空部分有各种应用，最典型就是用于照相机的自动调焦机构·如图9 12所示。在以前的照相机中．电磁式电动机被安装在照相机后侧主体中，通过减速等一系列传动机构才将动力传到镜头，由于传动系统间隙和机械惯性等影响，响应时间通常超过100μs。而现在将超声波电动机直接安装在镜头的外周部，对镜头直接驱动，无需中间传递，因而响应迅速，一般在数微秒之内即可作出反应，且噪声极小。
超声波电动机是一种新原理、新结构的控制电机，它利用压电晶体的逆压电效应实现电能到机械能的转换，其基础理论完全不同于传统的电磁式电动机。本章主要介绍了环形行波型超声波电动机的基本结构、工作原理和驱动控制。
环形行波型超声波电动机的特点就是在与压电晶体紧密相连的环形弹性体内激发单向运动的行波，利用行波表面质点的椭圆运动来带动转子转动。这个行波是由两路幅值相等、频率相同、时间和空间均相差π／2的两相驻波叠加而成的，为此需要在环形压电晶体的极化方向上同时施加两相时间和空间均相差π／2的交流激励电压。这种工作机制与两相对称交流绕组产生圆形旋转磁场是非常相似的。
超声波电动机必须配有专用的驱动电源，因此它是一种机电一体化产品。其调速控制可通过变压、变频和变相位差来实现。变频控制可以充分利用超声波电动机低速大转矩、动态响应快等特点，且具有较高效率，因而成为****。变压调速线性度较好，但低速特性较差，相位差控制可平滑调速和改变转向 ，适用于需要柔顺驱动的场合。
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