壓電馬達是一種利用壓電體的壓電逆效應進行機電能量轉換的電動機。它的工作原理不同于傳統的基于電磁感應的電動機，但在基本功能和分類方面與之相似。壓電馬達通常包括交流壓電馬達和直流壓電馬達兩類，能夠提供旋轉和直線運動。它們的特點在于功率密度高，輸出多為低速大推力，適用于直接驅動負載。此外，壓電馬達因其內部不存在磁場，不會產生明顯的電磁干擾和噪音。
結構和工作原理
壓電馬達的結構多樣，但大多數都基于壓電體在電壓作用下的振動來驅動運動件。一種典型的結構是通過壓電體的振動帶動爪桿，從而使得棘輪旋轉。另一種結構則是利用壓電體的軸向伸縮運動，通過電磁線圈的作用使其在滑槽內移動，實現直線運動。由于壓電體的能量轉換效率有限，以及振動幅度較小，壓電馬達通常用于特殊需求的場合，如微小變位的蠕動。
超聲波壓電馬達
簡介
1981年，日本科學家指田年生成功研制出超聲波壓電電動機，這一發明極大地提高了壓電電動機的轉換效率和變位能力，推動了壓電電動機的實際應用。例如，直徑50毫米的超聲波電動機，輸入電壓100伏，頻率40千赫，輸出功率可達4瓦。
分類
超聲波電動機可分為駐波式和行波式兩種。駐波式的壓電體具有交替排列的極化區，施加直流電壓時會產生伸縮交替的變形。行波式的壓電體由兩條交錯粘合的壓電體組成，施加特定的交流電壓時，會形成行波振動。
原理
超聲波電動機的旋轉運動可以通過將壓電體制成圓板或圓環來實現。當彈性體接收到壓電體的行波振動時，通過轉子上的摩擦件，利用摩擦力使轉子旋轉。超聲波電動機通常需要專門的高頻電源供電，電源應具備自動頻率調節和相位控制等功能。
特點及應用
超聲波電動機相對于傳統電磁式電動機具有諸多優勢，包括結構簡單、單位體積轉矩大、低速性能優異、制動轉矩大、響應速度快、控制精度高等。這些特點使其廣泛應用于精密驅動機構、伺服系統等多個領域。
壓電諧波馬達
工作原理
壓電諧波馬達是基于諧波傳動原理和壓電逆效應原理設計的。它由一組壓電驅動器連接彈性鉸鏈位移放大機構，通過控制器控制各組壓電驅動器的變形，從而使柔輪產生周期性變形，進而實現旋轉運動。
特點
壓電諧波馬達集成了壓電陶瓷驅動器和諧波傳動裝置，具有轉速低、質量小、響應快、運動精度高、控制性能好、效率高、運動平穩等特點。這些優點使其在多個領域的應用前景廣闊。
工業發展對電機的要求
低速
傳統電機的轉速通常較高，這在許多工業設備中并不適用。為了滿足不同的工業需求，低速電機的研發變得至關重要。
微小型化
隨著微機械研究的發展，微電機的微小型化已成為重要課題。現有的微電機結構正在不斷優化，同時也出現了新的微電機類型，如壓電微電機。
高精度
在產業機械中，馬達的機械性能及其定位功能直接影響機械運動的精確度。因此，高性能的馬達定位技術對于工業控制器來說至關重要。
參考資料 >
壓電馬達是什么 壓電馬達的驅動設計解析.電子發燒友.2024-10-30
壓電馬達工作原理及分類.無人機網.2024-10-30