舒 嵘

（南昌航空大学 航空制造工程学院，南昌 330063）

引 言

压电电机是一种利用陶瓷元件的逆压电效应和界面间的摩擦耦合来实现宏观驱动的非传统作动器，具有结构紧凑、无电磁干扰、重量轻、断电自锁、响应快、精度高等优点，已成功应用于航天、精密制造、光学、医学、微电子器械等领域[1-5]。

直线压电电机作为压电电机的一种，由于其机构简单、设计灵活、输出力矩大，一直备受关注。自上世纪末，国内外研究人员就开始对直线压电电机的研究，其种类已有数十种之多。根据所利用振动模态，直线压电电机可分为夹心式和贴片式两种。夹心式直线压电电机利用压电元件的d33模态，学者们大多以大功率输出为目标进行设计，例如，Liu等[6]研制的U-型直线压电电机，其最大输出力可达40 N；Yun等[7]研制的大功率直线压电电机，其输出力最大达到92 N; Liu等[8]研制的单相驱动直线压电电机，可实现最大推力40 N，推重比达到33.3。Li等[9]研制的V-型直线压电电机，其输出力可达15 N，推重比为75。夹心式直线压电电机的输出功率大，但其体积相对较大，不易小型化。贴片式直线压电电机利用压电元件的d31模态，其结构更加紧凑，但输出力小，例如，范等[10]研制的模态复合直线压电电机，其最大输出力为3.4 N；Koc等[11]研制的空心圆柱形电机，直径2.4 mm，长10 mm，输出力矩1.8 mNm。对于一些精密的应用需求大多采用贴片式压电电机。然而，由于工作模态的原因，这些贴片式电机所使用的弹性体大多为块状金属，体积与质量相对较大。……