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一、项目简介
超声电机（Ultrasonic Motor或简写为USM）是一种新型的微电机，它不同于传统的电磁电机，利用电磁效应来获得其运动和力矩，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的。超声电机具有许多电磁电机所没有的特性：1.结构简单、紧凑、转矩/重量比大（5-10倍）；2. 低速大转矩，可实现直接驱动（不需齿轮箱）；3. 响应快（毫秒级），控制性能好；4. 断电自锁（能获得较大的自锁力矩）；5. 不产生磁场，亦不受外界磁场干扰；6. 低噪声运行（＜45dB）；7. 可以在真空环境下工作（真空度可达10-6 Pa）；8. 形状可以多样化：圆形、方形、空心状的等等。
南京航空航天大学超声电机研究中心经过十年的努力，取得了丰硕的研究成果，先后研发出16种具有自主知识产权的新型超声电机和驱动器，其中包括TRUM圆板式（直径为100～30mm，含TRUM－N无磁型和TRUM－E带编码器型）和BTRUM圆杆式旋转型行波超声电机（直径为20～2mm）等两个系列产品。授权和申请超声电机国家发明专利25项。其中TRUM圆板式旋转型行波超声电机已经定型，并已在国内外推广应用。
该中心的“超声电机的研究”项目，2003年获国防科学技术一等奖，“新型超声电机技术”项目，2004年获国家技术发明二等奖，“超声电机技术”项目，2004年获中国（国际）发明博览会金奖。
二、技术性能指标
TRUM系列旋转型行波超声电机性能性能指标
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型号
性能 |
TRUM－30 |
TRUM－45 |
TRUM－60 |
TRUM－N |
TRUM－E |
TRUM-100 |
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定子直径（mm） |
30 |
45 |
60 |
60 |
60 |
100 |
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驱动频率（kHz） |
35 |
45 |
41 |
41 |
41 |
30 |
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驱动电压（Vrms） |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
200 |
|
额定扭矩（Nm） |
0.05 |
0.12 |
0.5 |
0.45 |
0.5 |
2.0 |
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额定转速（r/min） |
180 |
150 |
100 |
90 |
100 |
50 |
|
额定输出功率（W） |
0.9 |
1.8 |
5.0 |
4.0 |
5 |
10 |
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最大转速（r/min） |
250 |
180 |
150 |
140 |
150 |
70 |
|
堵转力矩（Nm） |
0.1 |
0.25 |
1.2 |
1.0 |
1.2 |
3.5 |
|
自锁力矩（Nm） |
＞0.1 |
＞0.25 |
＞1.2 |
＞1.0 |
＞1.2 |
＞3.5 |
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回转方向 |
CW，CCW |
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起动响应时间（ms） |
＜1 |
＜2 |
＜3 |
＜3 |
＜3 |
＜10 |
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关断响应时间（ms） |
＜1 |
＜1 |
＜1 |
＜1 |
＜1 |
＜1 |
|
输入电压（V） |
DC15±1 |
DC15±1 |
DC15±1 |
DC15±1 |
DC15±1 |
DC15±1 |
|
电机自重（g） |
40 |
100 |
250 |
250 |
250 |
780 |
三、应用范围
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应用领域 |
相关产品 |
应用的优点 |
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光学仪器 |
照相机、摄像机 |
响应快，噪声小（远好于普通电机） |
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轿车 |
座椅头靠、反光镜、车窗门控制 |
力矩大，体积小，无需减速机构，成本低 |
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精密机器 |
手表、打印机、复印机 |
定位精度高，体积小，无电磁干扰 |
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航空设备 |
照相系统、控制系统 |
反应速度，定位精度高，能在真空、超低温和强磁条件下使用 |
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产业机器 |
XY定位仪、机器人、IC工艺 |
定位精确，超真空使用，无电磁干扰 |
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医疗器械 |
核磁共振、CT扫描 |
体积小，定位精度高，工作噪声小 |
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住宅设备 |
百叶窗、高级窗帘、幕布 |
力矩大，体积小，工作噪声小 |
四、市场前景
以汽车为例，2005年我国汽车年产量已达320万辆，其中小轿车达110万辆。假如每辆使用10个超声电机，那么小轿车上的超声电机年需求量超过1100万台。如果其他如医疗器械、机器人、精密仪器、微机电系统、及其其它量大面广的低端产品等需求量在400万台以上，那么总数会超过2000万台。以每台100元计算，那么年总产值可达20亿元。按10%利润计算，每年的总利润可达2亿元。
五、经济效益分析
从销售趋势图可见，第二年以后销售量及销售收入增长较快，第三至第五年销售利润率渐趋稳定,基本保持在25%～30%之间。小规模生产（不搞生产流水线）：投资500万元；大规模生产（搞流水线）：投资1亿元。
六、合作方式
技术转让，合作开发。
七、联系方式
南京航空航天大学 孔祥浩 科技开发办公室主任
电话：025-84892757 手机：13851550745 邮箱：std01@nuaa.edu.cn
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