胡 稳，董迎晖，吕 军

(合肥工业大学机械工程学院，安徽 合肥 230009)

1 引言

超声波电机是一种利用压电材料的振动特性来驱动的一种新型驱动器，它的工作频率一般在20千赫兹以上，超出了人耳的所能听到的声音频率范围，因此称之为超声电机[1]。从压电马达的结构可以看出没有线圈和磁场，所以不受磁场干扰；超声波电机在工作时突然切断电源不会因为惯性作用而继续工作，所以具有断电自锁的特点；超声电机的位移分辨率达到微米甚至纳米级的精度[2-3]。超声波电机的这些特点使得它具有广泛的应用前景，尤其是轨道列车、工业机床、星际探索等领域[4]。

超声波电机的结构和尺寸设计是电机样机生产制造的最重要也是最基本的过程，为了提高电机的输出特性和机电转换效率必须对电机进行优化设计。2006年文献[5]发明了一种新的超声电机优化设计方法，首次采用了遗传算法对多自由度超声波电机进行了优化；2013年南京航天航空大学姚志远等对一种扇形直线电机的结构的进行拓扑优化，提高了定子驱动足处质点的振幅；文献[6]从提高电机的运动和输出性能的角度出发对一种杆式电机进行了结构优化；文献[7]对一种V形直线电机进行了优化，优化后电机定子端面质点的振幅值得到了提高；文献[8]为了延长电机的寿命，对电机的几何参数进行了优化，得到了电机结构的最佳尺寸；文献[10]对一种弹簧定子超声波电机采用正交试验设计法及有限元方法对定子结构参数进行了优化设计。……