直线超声电机具有直接输出推力、无电磁干扰、定位精度高、结构简单、设计灵活等特点，这使得它在近些年得到了快速的发展，并在微小型精密驱动系统中发挥着日益显著的作用。目前，在德国、日本、美国、以色列等国家，直线超声电机正朝着产业化方向发展，且其产品逐步在某些高、精、尖技术领域得到了应用。我国的直线超声电机研究工作刚刚开始，尚没有国产直线超声电机产品出现。国外该类低端产品已进入我国市场，但其价格昂贵，高端产品也限制对我国出口。为此，加大直线超声电机的研究和开发力度，加速直线超声电机的产业化发展，将会有力的促进我国高新技术产业的发展。本课题在国家自然科学基金重点项目“压电精密致动技术的基础研究”（No.50735002）和国家自然基金和广东联合基金项目“精密电子制造装备关键理论与技术研究”（No. U0934004）的资助下，以研究和开发拥有自主知识产权的直线超声电机为目标，开展了直线超声电机的驱动机理、优化设计、接触动力学模型、性能仿真、电机实验等方面的研究工作，并把所研制的3种新型直线超声电机在运动平台中进行了应用尝试，实现了大行程，高精度。本论文的主要研究内容和成果如下：1、总结了直线超声电机的特点，提出了新的分类方法。通过对国内外直线超声电机的研究历程、应用现状和应用前景的分析，指出了深入进行直线超声电机研究的必要性。2、根据国内外现有的研究成果，对压电陶瓷的性能指标及其诱发应变机制、椭圆运动的形成机理、直线超声电机对压电陶瓷、定子及动子材料、摩擦材料的要求等关键技术问题进行了系统的总结。3、提出了一种利用同形弯振模态的轮式直线超声电机的设计理论，并系统地分析了该种电机的工作机理。通过所研制的3种轮式直线超声电机，总结了该种电机定子的动态设计方法和电机总体结构设计方法。4、提出了一种具有三角形位移放大机构的面内模态直线超声电机。系统的分析和阐述了该型电机的工作原理，动力学特性和定子动力学优化设计方法。三角形位移放大结构的特别设计，使得该种电机结构紧凑，易于小型化。5、提出了利用响应面法对直线超声电机定子进行优化设计的方法，并应用于蝶形直线超声电机定子的优化设计。结果表明，优化后的电机满足了多方面的设计要求：两相工作模态频率差较小（<100Hz）；定子驱动足振幅较大（>2μm）；工作模态远离干扰模态（>1kHz）；定子支撑点振幅较小（<1μm）。6、建立了基于库仑摩擦模型的驻波型直线超声电机接触动力学模型，对电机定、动子之间的动力学行为进行了研究。通过仿真，分析了不同模型参数对电机性能的影响，并通过实验对该模型进行了验证。7、根据所研制的不同直线超声电机的结构特点，设计制作了3种不同结构形式的运动平台，并构建了运动平台的测控系统，实现了大行程（≤100mm）、高定位精度（±0.5μm）。