课题是在中国空间技术研究院北京卫星制造厂预研课题“微纳卫星用轻小型压电陶瓷精密驱动系统研究”资助下进行的关于行波型旋转超声电机技术的研究。本文在分析超声电机输出特性影响因素的基础上,围绕着电机设计这一主题,在核心部件结构设计、压电陶瓷逆压电效应、定子机电耦合模型以及定转子接触动力学传递机理等方面进行了深入的研究,提出了提高超声电机输出特性的设计方法与技术指标,研制了实验样机,并开展了相关实验。主要内容和研究成果概括如下:(1)归纳了影响电机机械特性和定位精度的主要因素,得出超声电机定子弹性体振幅量的大小和定子环面驻波的均匀性是影响其输出特性的重要因素,为超声电机结构设计提供了有益指导。(2)基于电机设计目标函数完成了电机关键部件定子、柔性转子、压电陶瓷片结构设计,完善了压电陶瓷、摩擦片等部件的制备与选用原则,完善了整机装配流程,并匹配了控制与驱动系统,成功研制了实验样机。(3)分析了压电陶瓷逆压电效应诱发定子高频微幅振动的本质,基于Hamilton原理建立了电机定子的机电耦合模型、基于定转子摩擦驱动机理构建了定转子接触模型,分析了定转子接触面动力学传递机理,由此构建了整机动力学模型,为进一步分析奠定基础。(4)基于圆环形薄板固有振动和强迫振动理论完成了定子弹性体模态和谐响应分析,完善了定子B09模态选用原则;并在同一激励条件下对定子齿对定子表面质点振幅量的影响进行了定量分析,考虑定转子接触面间的径向滑移完成了定转子相同激励频率下振型一致性匹配;并得到定转子各自参数对自身灵敏程度的影响,为超声电机模态混叠、两相频率一致性调节提供了技术支持。(5)对电机进行了机械特性实验,得到空载与负载下的输出特性,样机各项指标基本满足工程需求。对关键部件定子进行了模态和谐响应实验,完善了定子模态设计准则,验证了理论计算的正确性,实验与理论分析对超声电机的研制具有重要的指导意义。