压电电动机

压电马达或压电马达是一种基于压电材料在施加电场时由于逆压电效应而发生形状变化的电动机。电路在压电材料中产生声波或超声波振动，最常见的是锆钛酸铅，偶尔也有铌酸锂或其他单晶材料，它们可以根据其机制产生线性或旋转运动。

压电电机的类型示例包括尺蠖电机、步进电机和滑棒电机以及超声波电机，超声波电机可进一步分为驻波电机和行波电机。

压电电机通常使用循环步进运动，这允许晶体的振荡产生任意大的运动，这与大多数其他压电致动器相反，后者的运动范围受到压电中可能引起的静态应变的限制元素。

压电晶体的生长和成型是一个发达的行业，对于给定的施加电位差会产生非常均匀和一致的失真。 这与扭曲的微小尺度相结合，使压电马达能够做出非常精细的步进。制造商声称精确到纳米级。 晶体的高响应率和快速畸变也让阶跃发生在非常高的频率——高于 5 MHz。这提供了大约每秒 800 毫米或接近 2.9 公里/小时的xxx线速度。

压电电机的一个独特功能是它们能够在强磁场中运行。这将它们的用途扩展到不能使用传统电磁电机的应用——例如内部核磁共振天线。最高工作温度受所用压电陶瓷的居里温度限制，可超过+250°C。

压电电机的主要优点是定位精度高、未通电时位置稳定，并且能够制造成非常小的尺寸或不寻常的形状，例如薄环。 压电电机的常见应用包括相机镜头中的聚焦系统以及显微镜等专业应用中的精密运动控制。

超声波电机与其他压电电机在几个方面有所不同，尽管两者通常都使用某种形式的压电材料，最明显的区别是使用共振来放大与超声波电机中的转子接触的定子的振动。

通常有两种不同的方法可以控制沿定子-转子接触界面的摩擦，即行波振动和驻波振动。 例如，在 1970 年代，Sashida 发明了一些最早的实用电机，它们使用驻波振动结合与接触面呈一定角度放置的翅片来形成电机，尽管它是单向旋转的。 Sashida 和 Matsushita、ALPS 和 Canon 的研究人员后来的设计利用行波振动来获得双向运动，并发现这种布置提供了更高的效率和更少的接触界面磨损。 超高扭矩“混合换能器”超声波电机将圆周极化和轴向极化压电元件结合在一起，沿接触界面结合轴向振动和扭转振动，代表了一种介于驻波驱动和行波驱动之间的驱动技术 方法。

尺蠖电机使用压电陶瓷以行走方式推动定子。 这些压电电机使用三组晶体——两个“锁定”晶体，和一个xxx连接到电机外壳或定子（不是两者）的“动力”。 夹在其他两个之间的动机组提供了运动。

这种压电电机的非供电行为是以下两个选项之一：“正常锁定”或“正常自由”。 正常自由型允许在未通电时自由移动，但仍可通过施加电压锁定。

电机可以通过在一组锁定晶体接合时改变施加到动力晶体的电压来实现纳米级定位。

尺蠖电机的驱动过程是一个多步循环过程：

• 首先，激活一组“锁定”晶体以锁定压电晶体“三明治”的一侧并解锁另一侧。
• 接下来，“动机”水晶群被触发并保持。 该组的扩展沿电机路径移动未锁定的“锁定”组。这是电机移动的xxx阶段。
• 然后在xxx阶段触发的“锁定”组释放（在“正常锁定”电机中，在另一个中触发）。