超声波电机是一种将压电陶瓷在超声频域的振动能转换成机械能的特种电机。液体媒质超声波电机是基于液体媒质的非接触型超声波电机,它克服了传统接触型超声波电机由于定、转子之间具有摩擦接触不可避免存在的易磨损、寿命短和不能长时间连续运转的缺点,是超声波电机领域一个崭新的研究方向。本文介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机,其转子浸于液体中,不与定子直接接触,定子振动所产生的能量通过液体传递给转子,从而驱动电机旋转。具体研究内容如下: 首先,文中给出了电机的结构及运行机理,论述了定子上驻波的产生及行波的合成原理,分析了液体媒质超声波电机的液体声场传递能量的基本过程,并对声流场进行了理论解析。其次,设计了实用的超声波电机驱动电路。超声波电机是一种典型的机电一体化电机,其驱动控制电路的好坏直接影响着电机的性能。本文针对此电机的自身特点设计了其驱动控制系统,系统由压控振荡器产生频率可调的脉冲信号,将该信号作移相处理,产生4路相位依次相差90°的方波信号,来驱动两路推挽功放电路。由功放电路处理后所得的高频方波经过升压变压器即可驱动电机。利用该电路测得驱动电机的实际电压波形。该电路易于调节和控制,可以满足对电机的驱动控制要求。然后,本文详细研究了电机的转速特性。实验测定和理论分析了电机转速与液体性质和转子结构参数之间的关系。在液体性质上分液位高度、液体粘度和液体非线性参数三方面,在转子结构上分转子直径、叶片数、叶片高度和所用材料四方面,对其进行了深入的分析,从中得出转速特性良好的液体和转子结构形式和能有效提高电机转速的方法,进而改善了电机的运行特性。最后,研究了电机的饱和流速特性。饱和流速是当定子振动速度超过一定值后液体流速不再随之增加的现象。首先分析了饱和流速产生的原因并从非线性声学角度对其进行了理论解析,找出与之有关的参数,在此基础上进行了实验验证; 研究了液体性质和转子结构参数对它的影响,找出了提高饱和流速和电机转速极限的方法,这些研究为优化电机结构与运行特性奠定了基础。