针对精密仪器及微小型设备对线性微进给驱动马达的需求，该文设计了一种封闭式柱形微型惯性冲击压电马达，并验证了马达工作原理的可行性。制作出马达样机并进行实验测试，结果表明，施加预紧力为0.25 N，驱动信号锯齿波电压峰-峰值为50 V，频率为500 Hz时，马达空载输出最大速度为6.19 mm/s，步进分辨率为12 μm；施加预紧力为0.5 N，驱动信号电压峰-峰值为50 V，频率为500 Hz时，最大负载为20 g。

该文提出了一种基于盘型对称驱动的惯性冲击旋转压电马达。该马达主要由定子、转子、驱动足和预紧装置组成。马达激励信号为锯齿波信号, 采用压电叠堆激励实现马达高功率输出。马达通过螺杆将定子与预紧装置装配于一体, 实现了马达结构紧凑化与微型化。设计加工了马达样机并通过实验验证了马达的工作原理, 对马达的综合性能进行了分析和测试。测试结果表明, 当马达预紧装置施加的预紧力为1 N, 输入激励电压峰-峰值为80 V, 激励信号频率为1 kHz, 且每输出一个周期锯齿波, 激励信号延迟100 ms再输出下一个, 以研究马达静态启动特性和步长, 测得马达的最大空载速度达到3.05 r/min, 平均步长为0.032 rad; 激励信号频率为3 kHz时, 马达的最大空载速度达到9.1 r/min, 马达最大负载可达16.2 N·mm; 马达在0.5~3 kHz激励信号频率范围内均可实现转动。

针对大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)观测光纤扫描定位的需求, 设计了一种基于悬臂梁结构的惯性冲击直线压电马达, 分析了该压电马达的驱动机理。为避免共振, 采用有限元仿真法获得了振动座的一阶共振频率。设计加工了马达样机, 搭建了实验平台, 并进行了马达性能测试与分析。结果表明, 在预紧力为0.2 N, 驱动信号为锯齿波偏置一半, 当电压峰-峰值为60 V(600 Hz)时, 马达无负载速度为1.83 mm/s, 当电压峰-峰值是15 V时, 马达的位移分辨率为0.8 μm; 当预紧力为0.4 N, 驱动信号峰-峰值为60 V(600 Hz)时, 马达最大负载为0.18 N, 行程为40.5 mm。马达的性能参数符合光纤定位器扫描需求。

在心血管疾病的诊断上,血管内超声起重要作用。然而由于机械式旋转探头普遍存在不均匀旋转现象，从而使成像质量下降。因此，该文将驱动电机置于探头前端，以避免长距离传输。压电马达主体的直径为1 mm，长为10 mm。此电机具有稳定及低功耗特性，且在低电压驱动下速度较高。该文还展示了探头的扫描成像结果，结果表明这种探头具有一定的可行性。

针对目前光波导封装使用的精密定位平台行程小, 结构与控制系统复杂的问题, 提出了非共振型压电电机驱动的大行程精密旋转定位平台。该平台通过压电电机的连续作动和步进作动两种工作模式来满足大行程和高精度要求。首先对该精密旋转定位平台进行动力学建模, 确定了系统运动方程。然后, 分析其作动机理, 研究影响旋转平台转速的不同因素。最后, 实验研究该精密旋转定位平台的速度、步距、分辨率与负载特性, 确定平台连续作动与步进作动的驱动方式。实验结果表明, 在直流偏置为60 V, 峰峰电压为120 V, 频率为180 Hz的正弦波电压激励下, 该精密旋转定位平台最大转速可达47 963.2 μrad/s, 分辨率和最大负载分别为3 μrad和60 g。与现有的大行程精密定位旋转平台相比, 设计的平台具有行程大, 精度高, 结构简单, 稳定可控, 且装配调试方便, 易于批量化生产等优势。

为了在保持电机精度的同时获得较大作动行程, 提出了一种以叠层压电陶瓷作为激励振动源的压电直线电机。分析了电机的工作原理, 推导了电机驱动足在工作时的运动轨迹。设计安装了电机样机, 并对其定子进行了测试。最后, 在两种激发条件下实验研究了电机的整机性能。结果表明: 单组叠层压电陶瓷激励时, 该样机定子驱动头在接触面法向和切向同时具有振动分量, 并能够在阶跃和连续两种不同激励方式下实现单向大行程直线运动。以锯齿波激励时可实现步进运动, 激励频率为20 Hz时步距为0.1 μm; 以两路相位差π/2的正弦波激励时, 可在1.5 kHz到5.8 kHz的激励频率区间输出稳定连续的直线运动, 其运动速度随激励频率的升高而增大, 在峰-峰值110 V(50 V偏置)的正弦电压激励下其推力可达4.8 N。该电机具有高位置分辨率和宽频率响应, 可以在两种工作模式下分别稳定地实现直线步进和大行程连续运行。