0 引言
现阶段，行波型超声波直线电机的效率仍沿用山岗的效率分析方法[1]，这种效率分析方法使计算值与实际值相差较大。如文献[2]中的一台输入为100W的行波型超声直线电机，其计算效率为2.3%，而实际效率仅为1.6%，两者相差30.43%。而且关于行波型直线电机的效率定义也存在着较大的差异。如同一型号直线电机，不同定义方法所得到的效率竟相差一个数量级。根据行波型超声直线电机的结构，建立能量分配图，推导出行波超声直线电机的传输效率公式，并通过实例验证其正确性。
1 行波型超声直线电机的结构[3]
行波型超声波直线电机是在一根铜棒的两端各装置一个超声波振子，其中一个用于发射（激励）振动，另一个用于接收振动，从而使弯曲振动在棒上传递而形成行波。其结构如图1所示。
振动系统为一个左右对称的结构，当切换发射和接收振动的振子时，即可改变行波的传递方向，从而使移动体反向移动。
为了防止弹性棒上残留的振动产生反射而影响行波的质量，要求做到阻抗匹配，通常是调整负载阻抗使棒状弹性体的特性阻抗和振子的负载阻抗相一致。但实际的特性阻抗值往往比计算值要大一些[2]。
若棒状弹性体(铜棒)上行波的方向是从左到右，则移动体在摩擦力作用下，从右向左移动，反之，移动体的运动方向也相反。为了减少移动体相对于铜棒的滑动率，通常在移动体上增加预压紧力，但受铜棒和移动体摩擦材料以及接触面的粗糙度等因素的影响，也不能大幅度提高效率。
2 行波型超声直线电机的能量关系
设激励振子的输入电功率为
（1） 移动体从棒状弹性体获得的机械功率
式中，
（2） 移动体与棒状弹性体之间的接触功率损耗
接触面的功率损耗包括弹性滑动损耗、滑动损耗和几何滑动损耗，主要是后两种损耗。根据接触面上功率传递关系和弹性体的内部结构，接触损耗的功率为：
因此，接触面的效率为
（3） 振动系统的效率
弹性体施加于吸振子B的力F在角状片的伸缩增大
式中，
棒状弹性体的特性阻抗为：
式中，
当负载阻抗与棒状弹性体的特性阻抗相等时，含有角状片振子的机电变换效率为：
式中，
（4） 接收振子的效率。
设接在接收振子电路端上的负载电阻为
3 行波型超声直线电机的效率
3.1行波型超声直线电机的效率定义
通常电机的效率是由轴上输出功率与输入的电功率之比来定义。但也有特例，线绕式异步电动机在构成串级调速系统、甚至于构成双馈电机时，如果也如此定义其效率，就是不合理的，因为异步电动机的转子绕组在电动运行时，要向电网回馈功率。因此其效率定义应根据定子转子实际输入的电功率作为电机的输入功率。同样，行波型超声直线电机尽管在振动端加入了电功率，在移动体获得输出功率，但在接收振子上接收了部分功率，这部分功率既没有用于做功，也没有直接在直线电机系统中消耗，而是由接收振子接收了。当然所接收的这部分能量在构成系统时，有的反馈给了供电系统，有的直接被电阻消耗掉，因此，必须把系统效率与电机效率区分开，才能实事求是地衡量行波型超声直线电机的效率。
因此，行波型超声直线电机的效率定义为：超声直线电机的移动体所输出的机械功率与发射振子发射的功率与接收振子所接收的功率之差的比值。即：
式中，
3.2 行波型超声直线电机的效率分析
行波型超声直线电机所损失的总功率为：
所以，行波型超声直线电机的效率为：
4 计算实例
如文献[2]所引用的实例，激振振子的输入电功率
所以，传递到导轨的功率为92W，但移动体从导轨取出的功率只有2W，因此，接收振子接收后输出的功率为73.6W。则行波型超声直线电机的效率为：
或：
可见，实际测量值与理论计算值非常接近。
参考文献
[1] 山岗.效率向上にしのぎを削る超音波モ-タ-实用化には理论解析が不可欠に[]J. 日经メヵニヵル, 1985，（9）
[2] 陈永校. 超声波电动机[M]. 杭州：浙江大学出版社，1994
[3] 上羽贞行超声波马达理论与应用[M]. 杨志刚译.上海：上海科学技术出版社， 1998
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