有限元法是对超声电机振子进行频率、模态分析时最常用的方

法。它的优点在于能适应较为复杂的情况，包括振子所受的力

和约束边界条件，结构阻尼，和不同材料、复杂形状组成的结

构等。ANSYS 软件的出现，为对超声电机进行有限元分析、优

化设计、可靠性设计、运动仿真、模块化设计等方面的设计提供

 

了一种实现手段。

超声电机实际上是超声频域内的振动电机。不管是行波型或驻

波型、旋转型或直线型超声电机都是依靠压电陶瓷的逆压电效

应 来 激 发 起 定 子 在 超 声 域 内 的 共 振 (振 幅为 微米 级 )， 再通 过

定 子转 子或 定子 动子 之间 的摩 擦作 用， 将其 微米 级共 振振 动

转换为转子或动子的单方向的宏观转动或直线运动。由此，定

子的动态特性(共振频率及其振型)就至关重要。选取超声电机

定 子的 最佳 共振 频率 及其 振型 ，并 根据 其振 型来 设计 压电 陶

瓷片的形状及其分区极化的配置是超声电机设计的首要问题。

应用 ANSYS 进行模态分析求解超声电机振子的固有频率和振

 

型，其动力方程是：

[M](x(t))+[K](x(t))=0 

[M]为质量矩阵，[K]为刚度矩阵，(x(t))

 

为位移向量。

[K]中的每一个元素都与结构模型中的节点坐标有关，为保证

[K]能够较好地反映结构的真实刚度，应使所建立的实体模型

真实反映模拟结构的几何形状。还应建立一个准确的力学模型，

 

施加外载荷和边界约束条件。