本文旨在研制一种高精度、大推力、大行程直线超声电机以应用于半导体加工业、数控机床进给系统及其他精密定位装置等领域中。 为满足半导体加工工业、数控机床进给系统及其他精密定位装置等领域对于直线运动的需求，通常由传统电磁电机通过滚珠丝杠等转换机构实现直线运动，但是利用传统电磁电机加转换机构普遍存在体积大，间隙大及多传动环节的误差积累，难以保证精确定位，而直线超声电机结构简单、灵活，功率密度大，反应速度快，可以直接驱动，步距小，无间隙，易于实现精确定位，精度可达微米级甚至纳米级。 为满足上述应用领域对直线运动的需求，本文提出了新型的棱柱型纵弯复合模态直线超声电机结构。通过分析纵弯复合模态直线超声电机工作原理，得出实现其正常运作的条件…纵弯两振动模态简并；利用振动理论及ANSYS有限元分析软件数值仿真的方法，建立电机复合振子的振动模型并对振子进行振动分析，讨论了振子主要组成的结构尺寸参量、不同材料特性以及边界条件对振子纵弯谐振频率的影响，得出了实现振子纵弯振动模态简并的规律；基于模态分析结果计算振子的有效机电耦合系数，得到了振子有效机电耦合系数随主要结构尺寸参量和材料特性的变化规律。结合对本电机振子进行的谐响应分析，确定出压电陶瓷片、凸齿等关键位置，在此基础上，提出了电机复合振子的结构优化设计的基本理论和方法。最后提出槽型结构的改进型复合振子，分析了槽型结构及其主要尺寸对复合振子谐振频率及振幅的影响。 基于上述关于复合振子的设计基本理论和方法，制作了多台原型样机并对其进行系统的实验研究。将复合振子的扫频实验结果与ANSYS有限元数值仿真结果进行比较，验证了ANSYS有限元数值仿真分析在该类电机复合振子结构设计中的可行性和可靠性，分析了有限元仿真结果与实验结果之间存在误差的原因；通过系列扫频测试实验研究了有关预紧力的大小对复合振子纵弯谐振频率作用；测试了电机复合振子等效电路参数，在此基础上对电机复合振子进行阻抗匹配电路设计，以改善电机输出性能；最后，通过对原型样机的安装调试，测试了电机的输出特性。 本文提出的有关棱柱型纵弯复合模态直线超声电机的设计方法和实验研究结果，为该类电机的优化设计，并进一步工程化奠定坚实的基础。