兴起于上世纪70年代的超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM),相对于传统电磁型电机具有一系列的优点,因此在某些场合超声波电机可作为电磁型电机的有利补充。自超声波电机诞生之日起,世界各国纷纷投入到超声波电机的研究行列当中,如前苏联、日本、美国、德国、中国、韩国等。其中以日本的研究最为成熟、最为广泛,掌握着关于超声波电机的大部分发明技术专利,且个别类型的超声波电机已实现了大规模的工业生产、商业化,如新生的行波型超声波电机、佳能公司用于数码相机镜头自动调焦的驱动电机等。 我国于上世纪80年代末开始加入超声波电机的研究,先后有20几个单位开展了USM的研究。各种类型的原理样机先后被研究出来,在电机结构和驱动控制方面,取得了不少的研究成果。但到目前为止,尚未有超声波电机用于商业用途的报道。要缩小与其他国家之间的差距,尚有许多研究工作要做。 本文中主要开展对小型行波型电机的研究。首先,介绍了超声波电机的发展历史、分类、特点及应用,并介绍了超声波电机的研究意义,在此基础上提出本文的研究内容; 其次,简要地介绍行波型超声波电机的结构及其工作原理,包括压电陶瓷的压电效应、性能描述,定子中驻波的产生及行波的合成,定子表面质点的运动,超声波电机对驱动电路的要求,及电机性能的影响因素; 随后,介绍了电机设计过程中ANSYS软件的应用,包括模态分析及谐响应分析; 在第4章介绍了样机的制造过程,主要是压电陶瓷的制造,驱动电路的调试,位置检测机构的设计等。 在第5章,对实验样机的进行测试,并观测控制结果; 最后,总结全文,并提出今后的研究方向与展望。