直线超声电机以其结构简单、直接驱动负载、低速高精度定位等特点,在航空航天、武器装备和精密仪器等诸多领域有着重要的应用。目前出现的多种结构形式的直线电机普遍存在输出力小或体积大、推重比低、装配复杂等特点。针对这一问题,本文研制了一种结构紧凑的大推力直线超声电机。研究的主要内容和成果如下:提出了一款单模态驱动的板结构直线超声电机。该电机包括L形定子和直线导轨,定子由两个相互垂直的矩形板振子构成,分别利用定子的对称和反对称模态实现导轨的正、反向运动。通过有限元方法确定了夹持和压电陶瓷的安放位置,研究了定子前端盖开槽对驱动足处振幅的影响规律,并制作了未开槽、单槽和双槽3种样机。实验表明:开槽可以提高电机的输出性能,单槽样机输出性能最佳,其对称和反对称模态下的最大推力分别为65 N和90 N。建立了夹心式压电振子的力学模型,分析了螺栓紧固形式对电机输出性能的影响。针对矩形板振子结构扁平、横向尺寸大的特点,在振子横截面中部两侧各采用一根螺栓进行紧固。实验表明,改进后的螺栓紧固形式可以进一步提高电机的输出性能。对定子前端盖设计了V形开口,并将结构振动声强技术引入电机定子的动力学分析,研究了开口对定子中振动能量流动特性的影响。提出了基于驱动足椭圆轨迹做功大小衡量定子驱动效果的设计方法,并据此对V形开口的结构参数进行了优化。样机测试结果表明,电机在对称和反对模态下的最大推力分别为100 N和90 N,最大推重比为59.7,最大输出功率为13.3 W。