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压电作动器概论 南航机械结构力学及控制国家重点实验室 胡俊辉 Email: ejhhu@nuaa.edu.cn 1 内容 I 压电作动器的分类和功能 II 压电作动器中驱动力及其发生机理 III 作动器中的压电换能单元 IV 压电作动器的工作原理、基本结构、设计 要点、特性和应用 V 压电作动器的发展趋势 2 I 压电作动器的分类和功能 压电励振结构 利用单层或多层压电结构，产生 微纳米级位移和大推力 压电马达 把电能转化为受控振动，利用 或超声电机 该振动进行驱动转子或动子 压电泵 把电能转化为受控振动，利用 该振动驱动流体或粉体 压电操控器件 把电能转化为受控超声，利用该 超声引起的物理效应对物体进行 操纵、控制、特种驱动和处理 3 II 压电作动器中的驱动力及其发生机理 除了逆压电效应直接产生的驱动力以外， 被广泛使用的驱动力还包括： （1）质点椭圆运动引起的摩擦驱动力； （2 ）声辐射力； （3）声学流引起的声粘性力和冲击力等 4 质点椭圆运动引起的摩擦驱动力 利用超声行波或 振动合成技术使 得振动面上的质 点做椭圆运动 该质点与接触物 体之间，会产生 摩擦力。 1. S. Ueha，et.al. , Ultrasonic Motors. Oxford: Clarendon Press, 1993. 5 2. 赵淳生，超声电机技术与应用，科学出版社，2007 质点椭圆运动引起的摩擦驱动力 振动引起的压力N 转子 摩擦 材料 定 子 定子 转子 定转子 摩擦驱动力 振动 变形 之间的 f = μN 压力N 6