张 锦，刘佩珊，殷玉枫

（1.太原科技大学机械工程学院，山西太原030024；2.山西交通职业技术学院工程机械系，山西太原030031）

不同于传统电磁马达，超声波马达因具有转矩大、响应迅速和不受电磁干扰等优点，在航空航天领域具有广阔的应用前景［1‐3］。自20世纪后叶至今，超声波马达发展迅速，各国科研机构研发了多种超声波马达新结构［4‐9］。其中，旋转超声波马达的结构灵活多变，其工作机理为：先通过激发压电材料的逆压电效应使弹性基体产生超声振动，再通过摩擦耦合进行能量转换，实现转子的旋转［10‐11］。

超声波马达弹性基体的结构和压电材料的布置情况与极化方式决定了其工作性能，结构紧凑、驱动原理设计巧妙的超声波马达可在减小损耗的同时提高响应速度和定位精度［12‐13］。例如：2013年，浙江大学的白洋提出了一种可同时作旋转运动和直线运动的超声波电机［14］；2014年，日本学者Mashimo设计了一种定子为带有通孔的金属立方体的超声波马达，其压电元件粘贴在金属立方体的各个侧表面，该马达的体积仅为 1 mm3［15］；2016 年，中国科学院的潘巧生针对现有压电马达的不足，采用不借助摩擦力的方式实现了压电马达在速度、功率等方面的优化，并首次提出了基于偏心轮受迫振动的压电马达［16］。旋转超声波马达是超声波马达的重要部分，在结构设计时应尽量实现微型化和集成化，扩大其在微电机系统中的应用范围［17‐18］。

基于此，笔者拟采用Y形弹性基体，设计一种Y形旋转超声波马达，其整体结构对称，3组压电陶瓷片粘贴于Y形弹性基体表面，工作时分别对3组压电陶瓷片施加不同的交变电压，在3组压电陶瓷片横向振动模态的叠加作用下，驱动足端面产生驱动转子旋转的驱动力。……