O引言
    随着信息技术的发达，多功能大容量的便携式数码及信息产品迅速普及，一个信息无所不包、无所不在的崭新社会正在向我们快步走来。过去的信息产品，如手提电脑、音乐播放器等，多是电子产品，里面没有多少可动部件，节电问题尚不明显。但今后数码相机、摄像机会进一步普及而且会大幅度微型化，能提供随身服务的机器人也会逐步走进人们的生活，另外，车载以及助残的机电产品也会目趋丰富。这些产品中主要是机械动作部件，节电问题随即凸现。在消减c02排放，阻Jr地球气候变暖的大背景下，人们总是希望用少量的能源储备，长时间的使用微型化机电产品(特别是便携式数码信息产品)。
    因此，低功耗、高性能微电机(特别是能做直接直线驱动的微电机，英文Act【1ator)如同低功耗传感器一样有着非常重要的应用意义。但在该研究领域人们较多关注低功耗传感器的研究，
节能型微电机的研究则相对滞后。在微电机研究方面，以往国内外的注意力主要集中于提高电机功率及改善控制性能上，很少关注微电机的效率以及可靠性、稳定性方面的问题。
    迄今为止微特电机的研究开发呈现出四个主要发展方向：1)低成本方向、2)大输出力／力矩方向、3)高精度方向、4)微型化和节电型方向。前三个方向对功耗问题并不十分看重。例如，于半导体制造的超高精密定位系统，微创伤手术机器人等一般较少考虑效率问题。高效与节能的需求集聚在了微型化方向上。研究微电机技术必须要面对功耗与效率问题。
    近年来在微电桃领域，压电超声电机、静电电机等新原理电机的开发非常活跃。这是因为在特殊环境和微型化要求下，单纯改进传统电磁电机已不能满足要求。本文重点介绍针对信息领域应用而开发的微小型电机(mm～cm级)在提高能量转换效率以及节能方面的技术动向。
1国内外现状
    图1表示了电磁电机和压电电机在不同功率下的效率变化情况。由图1可见，对于微小型电机(功率在30w以下乃至mw级)，电磁电机的效率显著下降，而压电电机的效率几乎维持不变。因此从效率考虑，对于微电机而言，作为非电磁式的压电电机比电磁式有明显优势。

    1988年日本东京工业大学黑泽实和上羽贞行发表论文“行波型超声电机的效率。利用摩擦传力模型估算出行波型超声电机的综合电一机变换效率，旋转型在50～70之间，直线型一般不超过20。尽管这是20年前的研究结论，但直到现在仍然有指导意义。从公布的产品样本和样机研究实验数据看，压电旋转型超声电机的效率一一般在40～50，直线型(包括驻波型和表面波型)则更低一些，一般在15以。
    压电直线微电机较为成功的机型是惯性冲击式驱动器，目前已进入商业化。该类型驱动器主要用于微型数码相机的光学调焦模块，电有用于相机防手晃系统的商业应用。但它们需要在锯齿或脉冲方波的信号下工作，不能发挥共振所特有的高效率特性。另外，由于保持力过小，其使用范围非常局限。

    为改善压电直线微电机的效率，许多学者开展了研究。
    日本庆应大学的前野隆司等提出了一种能减低传动面摩擦损失的直线超声电机高效率驱动
设计方法，设计方柱形振子的振动模态，使第1阶和第3阶纵向振动固有频率比为1：3，并且使第1阶纵向振动与第2阶弯曲振动固有频率一致。激发出振子的这三个模态后可以在振子驱动端产生较理想的振动轨迹。如图2所示，在与滑块接触的传动区有一段切向速度保持不变的平台区域，从而比较好的克服了原来正弦信号纵向振动激励时接触区域切向速度波动大，前滑和后滑
严重的缺点。有效降低了摩擦损耗，使电机效率得以提高。

国2前野开发的目线超声电机的切向速度和法向位移随时间变化曲线<