超声电机
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一、项目简介（包括项目背景、现状与前景）
（项目背景）
超声电机（Ultrasonic Motor，或简写为USM）是利用压电材料的逆压电效应，使弹性体（定子），在超声频段产生微米级的机械振动，通过定子和转子（或动子）之间的摩擦作用，将定子的微米级振动转换成转子（或动子）的宏观的单方向转动（或直线运动）。

它打破了由电磁效应获得转速和转矩的传统电机的概念。

它与传统的电磁电机相比，有一些独特的性能。

因此，超声电机技术在20世纪末期得到迅速的发展，并在航空航天、机器人、汽车、精密定位仪、微型机械等领域里得到成功的应用，成为当今国内外微特电机领域研究的热点之一。

(项目现状，包括成熟程度)
南京航空航天大学超声电机研究中心暨江苏省超声电机工程研究中心在国家自然科学基金、学校学科建设的支持下，全面开展了超声电机技术研究。

在超声电机的运动机理、机电耦合动力学模型、结构参数优化设计、驱动与控制等方面提出了系统的理论和方法，取得了突破性进展，获得国际同行的赞许。

广泛开展了超声电机试验技术、制造技术和工程化研究。

先后研发出16种具有自主知识产权的新型超声电机和驱动器，其中TRUM圆板式和BTRUM圆杆式二个系列旋转行波型超声电机技术成熟，正进行产业化开发，并向国内外推广应用。

（项目前景）
21世纪将是超声电机大放光芒的时代，为了发展我国人造卫星、导弹、火箭、飞机、机器人、微型机械、汽车、磁浮列车以及其他精密仪器，我国也将需要大量的高性能超声电机。

随着超声电机的进一步微型化，微型机械则可进入人体更多的部位，如作为人造心脏的驱动器，推动人造器官的发展。

未来的汽车需要的电机可多达80个，汽车门锁、玻璃升降、前视镜和雨刮器等，均可由超声电机来驱动。

掌上计算机、可视电话电视、手提式仪器都可用超声电机，这样可以大大减小其体积和面积。

二、项目合作基础（包括①已承担各类基础、应用项目；②已获专利、奖项及论文发表情况；③研究团队介绍）
南京航空航天大学超声电机研究中心于1997年由赵淳生院士创建。

它是国内第
一个专门从事超声电机的研究中心。

其目标是：发展我国拥有自主知识产权的超声电机技术，研制各种新型超声电机；培养超声电机领域高级技术人才。

✧先后获得15项政府资助，包括7项国家自然科学基金项目（其中1项重点项目
和1项重大项目子课题）、1项某部重点基金、1项国家“863”高技术、6项省部级基金。

✧先后研发出16种具有自主知识产权的新型超声电机和驱动器，其中包括TRUM
圆板式（直径为100－30mm，含TRUM－N无磁型和TRUM－E带编码器型）和BTRUM 圆杆式旋转型行波超声电机（直径为20－2mm）等二个系列产品。

✧授权和申请超声电机国家发明专利27项，发表论文200多篇，已培养博士后11
名，博士生12名，硕士生27名。

✧“超声电机的研究”项目，2003年获国防科学技术一等奖，“新型超声电机技
术”项目，2004年获国家技术发明二等奖，“超声电机技术”项目，2004年获中国（国际）发明博览会金奖。

✧本所现有教授4人，副高级职称6人，中级职称4人，博士后3人，博士生14
人，硕士生20人。

三、技术性能指标（技术优势或创新点）
TRUM系列旋转型行波超声电机性能性能指标
技术优势：
超声电机具有许多电磁电机所没有的特性：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、空心状的等等。

主要创新点：
1、提出新型超声电机结构参数设计方法，大大提高了产品性能，据此研发了trum 旋
转型超声电机。

2、提出超声电机频率自动跟踪控制技术，大大提高了超声电机转速的稳定性，并研
发了相应的驱动器。

3、提出了杆式超声电机定子表面质点运动椭圆轨迹方程，提出定子与转子最佳接触
角和有效椭圆轨迹概念，并据此研发杆式行波形超声电机
4、提出超声电机自校正技术，使得超声电机具有更强的自校正功能。

5、提出压电陶瓷极化分区新方案，简化极化工艺，改善压电系数均匀性，提高机电
转换效率。

……
四、关键图、表与曲线
五、应用领域与举例
六、市场前景预测及经济与社会效益分析
以汽车为例，2005年我国汽车年产量已达320万辆，其中小轿车达110万辆。

假如每辆使用10个超声电机，那么小轿车上的超声电机年需求量超过1100万台。

如果其他如医疗器械、机器人、精密仪器、微机电系统、及其其它量大面广的低端产品等需求量在400万台以上，那么总数会超过2000万台。

以每台100元计算，那么年总产值可达20亿元。

按10%利润计算，每年的总利润可达2亿元。

预计销售趋势分析图 预计销售利润分析图
从销售趋势图可见，第二年以后销售量及销售收入增长较快，第三至第五年销售利润率渐趋稳定,基本保持在25%～30%之间。

小规模生产（不搞生产流水线）：投资500万元；大规模生产（搞流水线）：投资1亿元。

七、合作前景
1、产学研合作共同申报成果转化专项资金/科技支撑计划项目等计划类项目。

2、产学研合作共同成立校企联合研发中心等研发平台。

3、产学研合作共同申报国家、省市工程中心/国家、省市重点实验室等公共平台。

4、技术转让，合作开发。

八、项目联系人联系方式。