胡 宁 姚志远 赵文涛

南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016

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因具有结构简单、可直接驱动、重量推力比大、动子惯性小、响应快、断电自锁、可控制性好和定位精度高等优点，直线超声电机在航空航天和精密驱动等领域有着广阔的应用前景，它的研究受到广泛关注［1－3］。1983年，日本学者最早提出了两种行波型直线超声电机［4］。1998年，日本Wakai等［5］研制了一种高速、大推力直线超声电机。该电机最大输出力为51N，最大速度为3.5m／s。2004年，Hemsel等［6］研制出一款新型的基于面内振动的直线电机，该电机也有良好的输出特性。

随着直线超声电机运行机理研究的不断深入和定子结构设计方法的完善，直线超声电机的输出力和速度有了进一步提高。其后的研究重点是提高电机结构的稳定性、运行的平稳性和效率，以便提高电机的控制精度。利用柔顺机构改善电机结构的稳定性是一种发展方向。近几年来，一些国内外超声电机专家把柔顺机构引入超声电机领域中进行了相关研究［7－8］。Wakai等［5］采用柔顺铰链设计直线超声电机定子的驱动足，提高了直线超声电机的输出效率。Lee等［9］设计的直线超声电机也采用横向柔性支撑来固定超声电机定子。

本文以 V形直线超声电机［10－11］的夹持元件为研究对象，采用柔性铰链替代预压力弹簧，将柔性圆弧段（柔性铰链）和弹性支持臂背结合为一体，设计了带有柔性铰链的直线超声电机夹持元件；研究了夹框位移与预压力之间的相互关系，以及柔性铰链对定子振动的影响规律。……