近年来,直线型超声电机(Linear Ultrasonic Motor)正成为超声电机研究和开发的热点.它利用压电陶瓷逆压电效应和超声振动,将材料的微观变形,通过驱动换能振子弹性体共振放大和摩擦耦合转换成移动体的直线运动.除了具有直线电机的诸多优点外,与传统电磁式直线电机相比,直线型超声电机具有功率密度大、结构简单紧凑、低速大推力、位置分辨率高、控制响应快、断电能自锁、不受外界磁场干扰且自身不产生磁场以及造价低廉等特点,因此,该类电机在小型、精密、非连续直线运动、机床进给系统以及伺服控制等应用领域,具有许多优越性,应用前景十分广泛.针对大功率直线型超声电机进行研究和开发现状,该文以一种柱形大推力纵弯复合型直线超声电机为研究对象,侧重于比较、优化、设计,并同时制作出电机的原型样机并对其进行实验研究.内容主要包括超声电机基本原理、分类、特点及应用综述;国内外超声电机研究发展历史与现状;直线型超声电机的研究现状综述;纵弯复合型直线超声电机的驱动机理及其设计理论;电机结构的优化设计、样机制作及实验分析.该课题研究工作取得的主要科研成果包括:一是从理论上阐述了纵弯复合型直线超声电机模态简并与运动机理,经ANSYS有限元仿真计算并优化设计出电机驱动振子结构参数,在理论上得出了一些有益的结论,并指导该电机的设计,完成了大推力纵弯复合型直线超声电机总体结构设计与优化;二是设计并制造出多台纵弯复合型直线超声电机的原型样机,并对样机进行了实验研究分析,证明了理论分析的正确性,验证了有限元法在该类超声电机设计中的可行性.通过理论和实验研究,为该电机工程化奠定了坚实的基础.