超聲電機(jī)是一種新型的微電機(jī)，超聲電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁電機(jī)：它沒有磁場，不依靠電磁相互作用來轉(zhuǎn)換能量，而是利用壓電陶瓷逆效應(yīng)和超聲振動(dòng)，將材料的微觀變形通過機(jī)械共振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)型）或滑塊（直線型）的宏觀運(yùn)動(dòng)。

一、項(xiàng)目分類

關(guān)鍵核心技術(shù)突破

二、成果簡介

超聲電機(jī)是一種新型的微電機(jī)，超聲電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁電機(jī)：它沒有磁場，不依靠電磁相互作用來轉(zhuǎn)換能量，而是利用壓電陶瓷逆效應(yīng)和超聲振動(dòng)，將材料的微觀變形通過機(jī)械共振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)型）或滑塊（直線型）的宏觀運(yùn)動(dòng)。

本項(xiàng)目已獲得2013年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，獲授權(quán)國家專利31項(xiàng)，研制了15種直線電機(jī)及4種精密定位平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了大行程（20-100毫米）、高位移分辨率（<50納米）、高定位精度(0.36微米)、高加速度（5－10g），已達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，部分指標(biāo)超過國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

本團(tuán)隊(duì)的超聲電機(jī)在月面上一直運(yùn)行穩(wěn)定，使我國成為了繼美國之后的第二個(gè)將超聲電機(jī)應(yīng)用到外星球的國家，同時(shí)也是第一個(gè)將超聲電機(jī)應(yīng)用到月球上的國家。團(tuán)隊(duì)起草的“超聲電機(jī)技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)”已與2019年實(shí)施。

創(chuàng)新點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo)

1.結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、轉(zhuǎn)矩/重量比大（5-10倍）；

2.低速大轉(zhuǎn)矩，可實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)（不需齒輪箱）；

3.響應(yīng)快（毫秒級(jí)），控制性能好；

4.斷電自鎖（能獲得較大的自鎖力矩）；

5.不產(chǎn)生磁場，亦不受外界磁場干擾；

6.低噪聲運(yùn)行﹝＜45dB）；

7.可以在真空環(huán)境下工作（真空度可達(dá)10-6 Pa）；

8.形狀可以多樣化：圓形、方形、空心等等

9.應(yīng)用溫度區(qū)間擴(kuò)大到-55°C至120°C

10.重量僅45g，是同類型電磁電機(jī)重量的十分之一。

三、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng)

獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等3項(xiàng)國家獎(jiǎng)。

四、成果圖片

圖1 15種擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列直線壓電電機(jī)

圖2 應(yīng)用于嫦娥五號(hào)的超聲電機(jī)

圖3 旋轉(zhuǎn)型超聲電機(jī)實(shí)際應(yīng)用