李 沖，許立忠，高立超，賀曉東

(燕山大學(xué)，秦皇島 066004)

?

壓電微傳動電機(jī)發(fā)展綜述

李 沖，許立忠，高立超，賀曉東

(燕山大學(xué)，秦皇島 066004)

介紹了壓電微電機(jī)的特點及在尖端技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，根據(jù)定轉(zhuǎn)子間的接觸形式給出了壓電微傳動電機(jī)的分類，詳述了各類壓電微電機(jī)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。針對各類壓電微電機(jī)的優(yōu)缺點，分析了各類壓電微電機(jī)的應(yīng)用范圍。以一類電磁式非接觸壓電電機(jī)為例，指出了壓電微電機(jī)的發(fā)展趨勢及未來廣泛的應(yīng)用前景。

壓電微電機(jī)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；應(yīng)用領(lǐng)域

0 引 言

隨著航空航天、精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展以及電子和控制技術(shù)向機(jī)械領(lǐng)域的不斷滲透，跨學(xué)科、跨領(lǐng)域，集機(jī)械、電氣與控制于一體的新型復(fù)合傳動成為微型機(jī)械科學(xué)領(lǐng)域的國際性前沿課題[1]。其中利用壓電陶瓷材料作驅(qū)動的各類微型傳動電機(jī)因具有控制方便、頻率響應(yīng)快、位移分辨率高、無噪聲、無電磁干擾、低電壓驅(qū)動及易于微型化的優(yōu)點成為研究的熱點[2-4]。

壓電電機(jī)利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。目前，各種不同類型的壓電電機(jī)已成功應(yīng)用于精密定位平臺、微型機(jī)器人、月球探測器等尖端技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)定轉(zhuǎn)子間的接觸類型，可將壓電微傳動電機(jī)分為三類，即摩擦式壓電微電機(jī)、非接觸式壓電微電機(jī)和點接觸式壓電微電機(jī)。本文在總結(jié)壓電微電機(jī)研究現(xiàn)狀及分類的基礎(chǔ)上，給出未來壓電微電機(jī)的發(fā)展方向，為壓電電機(jī)的廣泛應(yīng)用提供一定借鑒。

1 壓電微電機(jī)研究現(xiàn)狀

壓電電機(jī)從提出到現(xiàn)在已經(jīng)走過了幾十年的歷程，但僅僅在近20多年來，壓電電機(jī)才真正從理論過渡到應(yīng)用階段。壓電電機(jī)最初由蘇聯(lián)專家最先提出，1964年基輔理工學(xué)院的V. Vlavrinenko設(shè)計了第一臺旋轉(zhuǎn)壓電電機(jī)[5]。日本對壓電電機(jī)研究較早，成果較多，最早將壓電電機(jī)推向?qū)嵱没l(fā)展階段。壓電電機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段，分別是基礎(chǔ)研究階段、專利申請階段、產(chǎn)品研制階段和工業(yè)應(yīng)用階段，如圖1所示[6]。20世紀(jì)60、70年代，壓電電機(jī)處于基礎(chǔ)研究階段，各國學(xué)者紛紛投入到壓電電機(jī)的研究工作中；80年代左右，科研工作者取得初步成果，并將成果以專利的形式保護(hù)起來；80年代中后期，科研單位和企業(yè)紛紛投入到壓電電機(jī)的應(yīng)用研制階段；90年代以后，大量壓電電機(jī)已經(jīng)投入到工業(yè)應(yīng)用中。目前，壓電電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最好的國家是日本，佳能、松下、豐田等公司分別將壓電電機(jī)應(yīng)用在相機(jī)調(diào)焦系統(tǒng)、家用電器、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中[7]。此外，壓電電機(jī)在航空、精密定位、機(jī)器人等領(lǐng)域發(fā)展迅速，麻省理工學(xué)院研制的雙面齒壓電超聲電機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于火星探測器操縱臂關(guān)節(jié)驅(qū)動中；壓電電機(jī)具有響應(yīng)快的優(yōu)點，使得其能夠迅速起動和停止，適合應(yīng)用于高精密定位。由于壓電電機(jī)沒有噪聲，在辦公室、圖書館、家庭、賓館、醫(yī)院等對環(huán)境要求較安靜的場所，可使用壓電超聲電機(jī)為窗簾機(jī)提供驅(qū)動，達(dá)到保持室內(nèi)安靜、減小噪聲的效果。

圖1 壓電電機(jī)發(fā)展歷程

我國在20世紀(jì)80年代中后期開始接觸和研究壓電電機(jī)，南京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、吉林大學(xué)、天津大學(xué)等高校率先研制出各種類型的壓電超聲電機(jī)樣機(jī)[8-9]。在壓電電機(jī)實用化進(jìn)程中，南京航空航天大學(xué)和清華大學(xué)走在了時代的前列，先后將壓電電機(jī)應(yīng)用于家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航天探測器等領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前在國內(nèi)開展壓電電機(jī)、壓電驅(qū)動器研究的高校及研究所已經(jīng)高達(dá)上百所，各具特色的壓電微電機(jī)被設(shè)計和研制出來。雖然國內(nèi)壓電微電機(jī)已經(jīng)獲得應(yīng)用，但是其應(yīng)用領(lǐng)域還不夠廣泛，與日本、美國等世界先進(jìn)技術(shù)國家相比還有很長路要走。

2 壓電微電機(jī)分類

2.1 摩擦式壓電微電機(jī)

摩擦式壓電微傳動電機(jī)是最早出現(xiàn)、最早被應(yīng)用到工程實際中的一類壓電電機(jī)，其典型代表的就是壓電超聲電機(jī)在世界范圍內(nèi)的廣泛使用。日本是最初將壓電電機(jī)推向商業(yè)應(yīng)用的國家，其擁有目前世界上一半以上壓電超聲電機(jī)的發(fā)明專利[10-11]。早在1972年，日本著名的松下電器公司將自主研發(fā)的具有商業(yè)應(yīng)用前景的壓電超聲電機(jī)申請了專利[12]，該電機(jī)同時也是世界上第一個擁有專利的壓電超聲電機(jī)。1980年，日本指田年生設(shè)計和制造出第一臺駐波型蘭杰文振子結(jié)構(gòu)的壓電超聲電機(jī)[13]，該電機(jī)的研制第一次符合工程實用的條件。與此同時，前蘇聯(lián)學(xué)者Vasiliev等[14]在1981年設(shè)計出一種能夠驅(qū)動較大負(fù)載的壓電電機(jī)，該電機(jī)后來成為最早被實際使用的壓電電機(jī)。1987年，日本佳能相機(jī)公司將研發(fā)的環(huán)狀行波型壓電超聲電機(jī)成功配備于EOS相機(jī)的自動調(diào)焦系統(tǒng)中[15]，標(biāo)志著壓電超聲電機(jī)正式邁向商業(yè)實用化的隊列。1996年，日本東京大學(xué)Takeshi Morita等[16]設(shè)計和制造出薄膜沉積式柱狀彎曲型超聲電機(jī)，當(dāng)給該電機(jī)施加106 kHz的激勵頻率時，此電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩分別達(dá)到880 r/min和7 μN(yùn)·m。

進(jìn)入21世紀(jì)，壓電電機(jī)的研究在世界范圍內(nèi)獲得迅猛發(fā)展。2002年，賓夕法尼亞州立大學(xué)的學(xué)者Burhanettin Koc[17]研制出一種采用金屬柱體彎曲振動模態(tài)的單相驅(qū)動微型壓電超聲電機(jī)，后來該電機(jī)被韓國三星公司成功應(yīng)用于手機(jī)相機(jī)的調(diào)焦系統(tǒng)中。2005年，日本學(xué)者T. Kanda等[18]先后研制出一系列利用單轉(zhuǎn)子軸作為輸出裝置的管狀壓電超聲電機(jī)，并對該電機(jī)的定轉(zhuǎn)子在不同接觸角時的輸出特性進(jìn)行了研究。2013年，日本Tomoaki Mashimo[19]研制出一臺定子體積僅為1 mm3的壓電超聲電機(jī)，該電機(jī)能產(chǎn)生0.013 μN(yùn)·m的轉(zhuǎn)矩。

盡管海外學(xué)者對摩擦式壓電微電機(jī)做出了顯著成果，然而國內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)近年來也對此種微電機(jī)進(jìn)行了深入探索。1989年，清華大學(xué)周鐵英和董蜀湘申請了中國首個自主研發(fā)的壓電微動電機(jī)專利[20]。1995年，南京航空航天大學(xué)趙淳生團(tuán)隊研制出首臺環(huán)形壓電行波超聲電機(jī)[21]，該電機(jī)具有廣闊的市場前景，經(jīng)優(yōu)化后被用于驅(qū)動電動窗簾。1996年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)江溯和孫立寧等設(shè)計了一種內(nèi)置角位移傳感器的壓電旋轉(zhuǎn)型驅(qū)動電機(jī)[22]。1997年，清華大學(xué)董蜀湘等設(shè)計和制造出彎曲型壓電超聲電機(jī)[23]，試驗測得該電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為55 mN·m，在激光諧振腔的微調(diào)器中獲得成功應(yīng)用。此外，清華大學(xué)周鐵英科研團(tuán)隊于2004年成功研制出當(dāng)時最細(xì)微直徑僅1 mm的微型壓電超聲電機(jī)[24]，該電機(jī)最大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速分別為4 μN(yùn)·m和1 800 r/min，在醫(yī)學(xué)OCT內(nèi)窺鏡中體現(xiàn)了商業(yè)價值。2014年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)陳維山等設(shè)計出一種定子具有“三明治”結(jié)構(gòu)的新型行波壓電超聲電機(jī)[25]，當(dāng)給電機(jī)施加100 V的激勵電壓時，電機(jī)的無負(fù)載最大轉(zhuǎn)速為2.23 r/min，最大輸出轉(zhuǎn)矩為0.15 N·m。

2.2 非接觸式壓電微電機(jī)

非接觸式壓電微電機(jī)獨特之處在于定轉(zhuǎn)子間分離或者通過一定介質(zhì)隔開。根據(jù)驅(qū)動力的來源，可將非接觸式壓電微電機(jī)分為基于聲輻射壓力型、基于聲流型和基于聲輻射壓力和聲粘性力的混合型。早在1990年，日本中村健太郎、上羽貞行等人就研制出以液體為媒介的非接觸型壓電超聲波電機(jī)[26]。1995年日本學(xué)者山崎藤吾等人研制一種驅(qū)動頻率為26 kHz的圓筒型非接觸超聲波電機(jī)[27]，該電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。與此同時，K. Nakamura等人利用電流變作為定轉(zhuǎn)子間的介質(zhì)研制了一種扭轉(zhuǎn)振動的非接觸式壓電超聲電機(jī)[28]。2011年，白俄羅斯學(xué)者D.A. Stepanenko等設(shè)計了一種由環(huán)形定子和刀片狀轉(zhuǎn)子構(gòu)成的非接觸式壓電電機(jī)[29]，電機(jī)轉(zhuǎn)子通過接收聲輻射的能量產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。

21世紀(jì)以來，國內(nèi)非接觸式壓電傳動微電機(jī)的研究進(jìn)入快速發(fā)展時期，吉林大學(xué)、清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等高校都涌現(xiàn)出眾多成果。趙淳生團(tuán)隊提出一種筒型非接觸式壓電超聲電機(jī)[30]，電機(jī)主要由筒狀的定子和轉(zhuǎn)子組成，最大轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩分別達(dá)到2 100 r/min和13 μN(yùn)·m。鄂世舉等[31]通過試驗和分析非接觸式壓電電機(jī)的結(jié)構(gòu)，對非對稱波驅(qū)動原理進(jìn)行了驗證，找出了非對稱波型非接觸式壓電電機(jī)的激勵頻率，給出了激勵電壓與樣機(jī)轉(zhuǎn)速間的關(guān)系。陳超等[32]提出了一種由球形轉(zhuǎn)子構(gòu)成的非接觸式壓電電機(jī)，該電機(jī)通過壓電陶瓷激勵碗狀定子產(chǎn)生兩相駐波且合并成一處強(qiáng)行波，進(jìn)而誘發(fā)高聲強(qiáng)聲場來同時懸浮和驅(qū)動球形轉(zhuǎn)子，在激勵電壓為300 V時，電機(jī)轉(zhuǎn)速為521 r/min。邱偉等人研發(fā)了一種通過巨電流變流體控制扭轉(zhuǎn)振子的非接觸式旋轉(zhuǎn)壓電電機(jī)[33]，該電機(jī)激勵頻率為118 Hz，最高轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別達(dá)到1.04 mN·m和6.98 rad/s。

2.3 點接觸式壓電微電機(jī)

將定轉(zhuǎn)子間通過點接觸的形式傳遞運動的壓電電機(jī)歸為點接觸式壓電微電機(jī)。點接觸式壓電微電機(jī)最經(jīng)典的方案就是將壓電驅(qū)動與諧波傳動實現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。壓電諧波電機(jī)最早由學(xué)者Hamaguchi[34]提出。2000年，德國學(xué)者Oliver Barth設(shè)計并制造出一種小型伺服電機(jī)即壓電諧波電機(jī)[35]，如圖2所示，該電機(jī)以壓電力控制柔輪和剛輪嚙合，實現(xiàn)了驅(qū)動、控制和傳動的結(jié)構(gòu)集成，使整個機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)一步減小，該電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為0.75 N·m。2004年，中國辛洪兵等利用8個壓電疊堆和位移放大機(jī)構(gòu)設(shè)計了一種壓電諧波電機(jī)[36]。2014年，李霞等提出一種新型壓電換能器式波發(fā)生器驅(qū)動的壓電諧波電機(jī)[37]，該電機(jī)利用沿柔輪內(nèi)圓圓周均勻分布6組壓電換能器和位移放大機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)能量的傳遞。

圖2 壓電諧波電機(jī)

許立忠等[38]提出一種機(jī)電集成壓電諧波傳動電機(jī)，如圖3所示。該電機(jī)將壓電驅(qū)動、諧波傳動、活齒傳動集成于一體，具有低速、大轉(zhuǎn)矩等特性。電機(jī)工作時，給兩個相互垂直方向的壓電疊堆通入相位差為90°的余弦信號后，兩壓電疊堆在激勵作用下進(jìn)行伸縮變形，通過位移放大機(jī)構(gòu)的作用，兩方向的變形量在波發(fā)生器邊緣處形成連續(xù)諧波，諧波推動活齒移動，進(jìn)而輸出運動。

(a) 樣機(jī)

(b) 工作原理

3 不同類型比較及發(fā)展趨勢

3.1 不同類型壓電微電機(jī)比較

表1給出了各種類型的壓電微電機(jī)的比較，通過比較可以看出，各種壓電微電機(jī)各有優(yōu)缺點，而且不同類型的電機(jī)可用于不同的場合。摩擦式壓電微電機(jī)適合用在對輸出轉(zhuǎn)矩要求較大且對傳動比要求不是很高的場合；非接觸式壓電微電機(jī)適合應(yīng)用在對輸出轉(zhuǎn)矩要求較小的場合，且非接觸式壓電微電機(jī)具有較長的壽命；點接觸式壓電微電機(jī)適合應(yīng)用在既對輸出轉(zhuǎn)矩要求較高，又對輸出轉(zhuǎn)速要求較低的情況下。

表1 各種壓電微電機(jī)比較

3.2 未來壓電微電機(jī)發(fā)展趨勢

目前，各類壓電微電機(jī)已經(jīng)成功應(yīng)用于工程實際和航空尖端技術(shù)領(lǐng)域。2013年，南京航空航天大學(xué)趙淳生科研團(tuán)隊[39]將研發(fā)的直徑30 mm、重量僅為46 g的TRUM-30A型壓電超聲電機(jī)首次用于“嫦娥三號”探測器，協(xié)助探測器在月球表面實現(xiàn)完美著陸。

在未來對壓電電機(jī)研究中，各類跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的壓電微電機(jī)將成為研究熱點。2015年，邢繼春等將壓電與電磁結(jié)合，設(shè)計了一種基于電磁夾持非接觸式旋轉(zhuǎn)壓電電機(jī)[40]，如圖4所示。該電機(jī)將電磁力引入到非接觸式壓電電機(jī)中，克服了非接觸式壓電電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩較小的缺陷，在未來工程實際中具有重要的應(yīng)用價值。

圖4 電磁夾持非接觸式旋轉(zhuǎn)壓電電機(jī)

隨著科技的發(fā)展和研究的深入，類似電磁式的新型壓電微電機(jī)還會被研發(fā)出來。壓電微電機(jī)在尖端科技領(lǐng)域的作用將會進(jìn)一步加強(qiáng)。

綜合國內(nèi)外壓電電機(jī)的研究現(xiàn)狀，作者認(rèn)為以下幾個方面會成為未來科研熱點研究方向：(1)高度集成的微納米尺寸的低速大轉(zhuǎn)矩的壓電微電機(jī)會繼續(xù)在航空、國防、武器裝備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用；(2)價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、形狀各異的壓電微特電機(jī)會在家用設(shè)備中得以應(yīng)用；(3)如何提高中國壓電微電機(jī)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，使試驗樣機(jī)成為工業(yè)產(chǎn)品是未來科研和技術(shù)人員亟待解決的問題。以上三大方向的研究會加快壓電微電機(jī)的各方位的工程應(yīng)用。

4 結(jié) 語

社會的發(fā)展對微型傳動機(jī)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，壓電微電機(jī)作為一類特種微型傳動電機(jī)已經(jīng)在工業(yè)和社會各行業(yè)獲得極其廣泛的應(yīng)用。在中國，壓電微電機(jī)的應(yīng)用技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，各種跨學(xué)科領(lǐng)域的壓電微特電機(jī)還有待探索和研究。在未來的科技發(fā)展中，對于壓電微電機(jī)的關(guān)注還會進(jìn)一步提升。

[1] 王國彪，賴一楠，范大鵬，等.新型精密傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計及制造綜述[J].中國機(jī)械工程，2010，21(16): 1891-1897.

[2] PASQUALE M. Mechanical sensors and actuators [J]. Sensors and Actuators A, 2003，160(1/3): 142-148.

[3] 鄂世舉，吳博達(dá)，楊志剛.壓電式微小驅(qū)動器的發(fā)展及應(yīng)用[J].壓電與聲光，2002，24(6): 447-451.

[4] 秦大同.機(jī)械傳動科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷史與研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報，2003, 39(12): 37-43.

[5] 蘆亞萍，孟繁琴，袁云龍.超聲波電機(jī)研究現(xiàn)狀[J].微電機(jī)，2005，38(5): 75-77.

[6] AKIYAMA Y.日本超聲電機(jī)現(xiàn)狀[J].壓電與聲光，2008，(4): 58-62.

[7] 栗大超，靳世久，曾周末，等.壓電超聲微電機(jī)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].微電機(jī)，2001，34(3): 31-34.

[8] 趙淳生，熊振華.國內(nèi)壓電超聲馬達(dá)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].振動、測試與診斷，1997，17(6): 1-7.

[9] 黃國慶，劉群亭，黃衛(wèi)清，等.直線型超聲電機(jī)研究的現(xiàn)狀[J].微特電機(jī)，2003，(2): 24-26+30.

[10] 趙淳生.面向21世紀(jì)的超聲電機(jī)技術(shù)[J].中國工程科學(xué)，2002，4(2): 86-91.

[11] 趙淳生，李朝東.日本超聲電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用和發(fā)展[J].振動、測試與診斷，1999，19(1): 1-7.

[12] AKIYAMA Y. Present status of ultrasonic motors in Japan [J]. J. Elect. Eng., 1987, 24: 76-80.

[13] 指田年生.振動片型和表明波型超聲波電機(jī)(譯)[J].壓電與聲光，1985，7(1): 73-78.

[14] VASILIEV P,KLIMAVICHJUS R,KONDRATIEV A,et al.Vibration motor control：UK, GB2020857A[P].1979.

[15] 于寒冰.不斷發(fā)展的超聲電機(jī)[J].日本的科學(xué)與技術(shù)，1995，(5):39-44.

[16] MORITA T,KUROSAWA M K,HIGUCHI T.A cylindrical micro ultrasonic motor using PZT thin film deposited by single process hydrothermal method (Φ2.4mm，L=10mm stator transducer) [J]. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control,1998,45(5): 1178-1187.

[17] KOC B,CAGATAY S,UCHINO K.A piezoelectric motor using two orthogonal bending modes of a hollow cylinder [J]. IEEE Trans.Ultrason. Ferroelectr. Frequency Control,2002,49(4): 495-500.

[18] KANDA T,MAKINO A,OOMORI Y,et al.A cylindrical micro ultrasonic motor using micro-Machined piezoelectric vibrator [C]//The 13th International Conference on Solid-state Sensors and Actuators and Microsystems, Seoul, Korea, 2005: 721-724.

[19] MASHIMO T. Micro ultrasonic motor using a one cubic millimeter stator [J]. Sensors and Actuators, A: Physical, 2014, 213(7): 102-107.

[20] 周鐵英，董蜀湘.環(huán)形三迭片超聲振子及用其鉗位的微動馬達(dá)：中國，89109320[P].1989-12-21.

[21] 趙淳生.21世紀(jì)超聲電機(jī)技術(shù)展望[J].振動、測試與診斷，2000, 20(1):7-12.

[22] 江溯，孫立寧，安輝，等.機(jī)構(gòu)、驅(qū)動、檢測一體化的壓電陶瓷旋轉(zhuǎn)型驅(qū)動器的研究[J].中國機(jī)械工程，1997，8(4): 65-67.

[23] 董蜀湘，王淑聽，沈文江，等.彎曲振動模式壓電超聲微馬達(dá)研究[J].聲學(xué)學(xué)報，1999，24(2): 120-126.

[24] 周鐵英，張凱，陳宇，等.1 mm圓柱式超聲電機(jī)的研制及在OCT內(nèi)窺鏡中的應(yīng)用[J].科學(xué)通報，2005，50(7): 713-716.

[25] ZHOU Xiangyu,CHEN Weishan,LIU Junkao.A novel traveling wave ultrasonic motor using sandwich-type ring stator [C]//ISAF/IWATMD/PFM, PA, United States, 2014.

[26] NAKAMURA K.A trial construction of an ultrasonic motor with fluid coupling [J]. Jap J Appl Phys, 1990, 29(1): 160-161.

[27] YAMAZAKI T. Trial construction of a non-contact ultrasonic motor with an ultrasonically levitated rotor [J]. Jpn J Appl Phys, 1996, 35(5): 3286-3288.

[28] NAKAMURA K,MARUYAMA M,UEHA S.A new ultrasonic motor using electrorheological fluid and torsional vibration [J]. Ultrasonics, 1996，34: 261-264.

[29] STEPANENKO D A,MINCHENYA V T.Development and study of novel non-contact ultrasonic motor based on principle of structural asymmetry [J]. Ultrasonics, 2012，52(7): 866-872.

[30] 季葉，趙淳生.一種圓筒型非接觸式超聲電機(jī)[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報，2005，37(6): 690-693.

[31] 鄂世舉，湯樂超，程光明.非對稱波驅(qū)動的非接觸式超聲電機(jī)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2011，31(9): 94-98.

[32] 陳超，李繁，嚴(yán)小軍，等．非接觸式球形轉(zhuǎn)子壓電作動器的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2012，32(6): 163-169.

[33] QIU W,HONG Y,MIZUNO Y,et al.Non-contact piezoelectric rotary motor modulated by giant electrorheological fluid [J]. Sensors and Actuators, 2014, 217: 124-128.

[34] ISHIDA M,HAMAGUCHI J,SHIRASUKA K,et al.A new friction-type piezoelectric motor utilizing mechanism of the strain wave gearing [M]. USA: PacificGrove, 1990: 1199-1204.

[35] OLIVER B.Harmonic piezodrive-miniaturized servo motor [J]. Mechatronics, 2000, 10(4): 545-554.

[36] 辛洪兵，鄭偉智.壓電諧波電機(jī)的研究[J].壓電與聲光，2004，26(2): 121-125.

[37] 李霞，郭正陽，張偉偉，等.換能器式波發(fā)生器驅(qū)動的壓電諧波電機(jī)設(shè)計與分析[J].微電機(jī)，2014，47(11): 19-22+31.

[38] XU Lizhong,LI Chong.Coupled dynamics for an electromechanical integrated harmonic piezodrive system [J].Arabian Journal for Science and Engineering, 2014, 39(12): 9137-9159.

[39] 沈大雷.南航助“嫦娥”完美登月[N].中國教育報,2013-12-18(8).

[40] 邢繼春，李沖，許立忠. 基于電磁夾持非接觸式旋轉(zhuǎn)壓電電機(jī):中國，201410826520.8[P].2015-04-29.

作者簡介：李沖(1988-)，男，博士研究生，研究方向為機(jī)電集成壓電諧波傳動系統(tǒng)。

Overview of Micro Piezodrive Motors

LI Chong，XU Li-zhong，GAO Li-chao，HE Xiao-dong

(Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)

The piezoelectric micro motors' characteristics and the wide application prospects in advanced technology field were introduced. According to contact form between stator and rotor, the classification of piezoelectric micro motors was given, and research status at home and abroad of piezoelectric motors was discussed. Base on the advantage and disadvantage of various piezoelectric motors, the application scope of different piezoelectric motors was analyzed. Taking an electromagnetic type non-contact piezoelectric motor as example, the developing trend and wide application prospect of piezoelectric micro motors were indicated.

piezoelectric micro motors; research status; developing trend; application fields

王新君(1991-)，男，碩士研究生，研究領(lǐng)域為DSP的交流電機(jī)調(diào)速與伺服控制。

2015-06-08

國家自然科學(xué)基金項目(51275441);河北省研究生創(chuàng)新項目(00302-6370001)

TM359.9

A

1004-7018(2016)03-0071-05