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电磁电机与超声电机比较

2019-09-04 10:59:28 阅读()

一提到电动机人们可能马上想到电磁电机。从1820年奥斯特发现电磁作用,到1836年电磁电动机应用于印刷机上,仅用了十几年的时间。目前,电磁电机在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。电磁电机利用电磁效应把电能转换成机械能。一个常见的直流电磁电机的换能部件主要由定子和转子组成;定子产生一个固定的磁场,转子产生一个可以旋转的磁场;定子与转子不接触,而通过两个磁场的相互作用驱动转子转动。普通电磁电机的特点是转速快,每秒上千转。电动机的输出功率是力矩乘以转速,所以一般电磁电机的直接输出力矩都比较小。
20世纪90年代日本佳能公司研制出一种压电电动机,这种电动机的工作原理是利用逆压电效应把电能转换成机械能。常见的压电电机也是由定子和转子组成,但定子是由压电材料和金属材料组合制成,转子是由金属材料制成;压电材料把电能转换成机械振动能,激励定子金属体振动;转子与定子相接触,通过摩擦力,定子的振动驱动转子运动。由于定子的振动频率一般在大于20kHz的超声频段,因此人们也将压电电机称为超声电机。
早在1948年美国科学家威廉斯和布朗就申请了“超声电机”的专利。随后,很多人试图将超声电机的想法变成产品,都没有成功。1982年日本人指田提出了一个超声电机的设计方案;但直到1992年佳能公司才利用指田的方案制造出商业化的超声电机,并应用于照相机中,作为镜头调焦的驱动器。在此之后,许多国家都开展了超声电机的研究。目前超声电机已经广泛应用在光学仪器、高档轿车、精密仪器、自动控制、航空航天等许多领域。
超声电机的工作原理和工作效果与电磁电机完全不同,一个主要特点就是超声电机可以得到较低转速,因此输出力矩较大,可以省去减速机构直接带动负载。除了转速低,超声电机还有很多其他的特点::(1)因为超声电机不使用电磁场作为驱动力,因此电磁辐射小。许多情况下,不希望有电机产生强电磁干扰,或者在强磁场环境中,电磁电机的正常工作会受到影响;而超声电机不需要做太多的电磁屏蔽处理就可以在这些条件下工作。(2)超声电机依靠定、转子之间的接触摩擦作为驱动方式,关闭电源后转子就会马上停止,并在摩擦力的作用下固定不动;而步进电磁电机若要把所驱动的部件固定在一个位置上则需要电流来维持。(3)超声电机的响应时间较短,一般在十几毫秒以内。(4)超声电机没有电磁线圈,可以不用铜材,节省原料造价。(5)超声电机的转速可以通过改变驱动频率进行调节,比较灵活。(6)超声电机与电磁电机相比,还有一个最大的优势就是在小尺寸时,电磁电机的效率急剧降低,并且很难制作出直径在1mm量级的电磁电机,而超声电机在很小尺寸上都可以有效工作。

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