闫 鹤，孙志峻，郑炬炬，杨建林，郭 语，钱 丰，彭瀚旻

（1.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）

（2.金陵科技学院机电工程学院 南京，211169）

引言

旋转超声电机作为一种新型作动器，利用压电材料的逆压电效应将电能转换为定子的机械动能，再通过摩擦作用将定子的机械振动能转换为动子的动能［1］。它具有结构简单、直接驱动负载、断电自锁、无电磁干扰和定位精度高等特点，广泛应用于航空航天［2-3］、医疗器械［4-5］和智能机器人［6-7］等领域。近年来，旋转超声电机的研究备受关注，尤其是多种新结构旋转超声电机陆续提出和开发［8-15］，有着广泛的应用前景。Iula等［16］利用2个兰杰文振子激发圆环的B05模态，从而在圆环上合成一个行波，该电机圆环部分的尺寸为70 mm×20 mm。在此 基 础上，Iula等［17-18］将兰杰文 振子的个数 从2个增加到4个，电机的转速、输出扭矩及输出功率均有所提升。文献［19］研制了一种利用单个振子激发出面内行波的超声电机，该电机圆环部分的尺寸为20 mm×12 mm。以上2种电机均存在夹持困难、难以与其他装置连接的问题。同时，弹簧预紧使得电机圆环处轴向尺寸过长，不利于电机的微型化。李志荣等［20］研制了一种单圆柱体定子多自由度超声电机，定子是一个圆柱体兰杰文振子，采用一阶纵振和二阶弯振模态，整体结构紧凑，易于小型化，然而定转子之间的预紧力受转子重力影响明显，限制了其应用。

针对现有旋转超声电机不易与其他装置连接，以及因弹簧预紧造成轴向尺寸过长等问题，笔者提出一种基于面内模态的双腿式微型旋转超声电机。……