超声电机

超声电机是一种新型的微电机，超声电机不同于传统的电磁电机：它没有磁场，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷逆效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型）或滑块（直线型）的宏观运动。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

超声电机是一种新型的微电机，超声电机不同于传统的电磁电机：它没有磁场，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷逆效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型）或滑块（直线型）的宏观运动。

本项目已获得2013年度国家技术发明奖二等奖，获授权国家专利31项，研制了15种直线电机及4种精密定位平台，实现了大行程（20-100毫米）、高位移分辨率（<50纳米）、高定位精度(0.36微米)、高加速度（5－10g），已达到国际同类产品的先进水平，部分指标超过国际同类产品的先进水平。

本团队的超声电机在月面上一直运行稳定，使我国成为了继美国之后的第二个将超声电机应用到外星球的国家，同时也是第一个将超声电机应用到月球上的国家。团队起草的“超声电机技术国家标准”已与2019年实施。

创新点及主要技术指标

1.结构简单、紧凑、转矩/重量比大（5-10倍）；

2.低速大转矩，可实现直接驱动（不需齿轮箱）；

3.响应快（毫秒级），控制性能好；

4.断电自锁（能获得较大的自锁力矩）；

5.不产生磁场，亦不受外界磁场干扰；

6.低噪声运行﹝＜45dB）；

7.可以在真空环境下工作（真空度可达10-6 Pa）；

8.形状可以多样化：圆形、方形、空心等等

9.应用温度区间扩大到-55°C至120°C

10.重量仅45g，是同类型电磁电机重量的十分之一。

三、知识产权及获奖

获国家技术发明二等奖等3项国家奖。

四、成果图片

图1 15种拥有自主知识产权的系列直线压电电机

图2 应用于嫦娥五号的超声电机

图3 旋转型超声电机实际应用