直线超声电机定/动子接触的微观力学模型

周胜利，姚志远

(南京航空航天大学 机械结构力学与控制国家重点实验室，南京 210016)

直线超声电机具有结构简单、直接驱动、推力比大、响应快、断电自锁、定位精度高等优点，在航空航天，武器装备和精密驱动等领域具有重要的应用前景，其研究也受到越来越多的关注[1－4]。

直线超声电机的动力学建模是超声电机研究的重要内容。不仅有助于理解超声电机的运行机理，实现电机结构的优化设计、运行控制和寿命估计，且有利于提高电机运行的稳定性。

动力学建模主要包括建立自由定子的振动模型，定/动子的接触模型和机电耦合模型。由于直线超声电机通过定/动子的摩擦作用驱动动子运动，因此分析定/动子的摩擦机制，建立正确的定/动子接触模型是建立超声电机动力学模型的前提。

在国内直线超声电机的研究落后于行波超声电机[5－6]，当前的研究热点是其结构设计，尚缺乏动力学建模的研究。许海等[7－8]在对直线超声电机进行动力学建模时，对摩擦界面采取了与传统行波超声电机类似的办法，即假设定/动子有光滑的接触表面，定/动子间有一可等效为线性弹簧的摩擦层。而实际的定/动子接触表面是粗糙的，且定/动子间并无摩擦层的存在。目前尚未见到有关直线超声电机定/动子接触表面摩擦学调查研究，以及粗糙表面对定/动子运行特性影响研究的报道。

本文以南京航空航天大学精密驱动所研制的V型直线超声电机的……