傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面應(yīng)用廣泛。一般電動(dòng)機(jī)通常是由很細(xì)的銅絲繞成線圈，其中通有電流后在磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，可帶動(dòng)外部負(fù)載運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)負(fù)載較大或電機(jī)卡住時(shí)，流過(guò)線圈的電流會(huì)快速增加，同時(shí)電機(jī)溫度急劇升高，銅絲繞阻極易被燒毀。由壓電材料構(gòu)成的微特電機(jī)是利用壓電陶瓷在交變電場(chǎng)作用時(shí)，引起晶體機(jī)械變形的逆壓電效應(yīng)構(gòu)成的特殊電機(jī)，這種電機(jī)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

隨著微/納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，在光學(xué)工程、微電子制造、航空航天技術(shù)、超精密機(jī)械制造、遺傳工程等技術(shù)領(lǐng)域的研究都迫切需要亞微米級(jí)、微/納米級(jí)的超精密驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)已不能滿足工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的需求，以壓電陶瓷為核心的超精密驅(qū)動(dòng)器在各高技術(shù)領(lǐng)域正逐步得到應(yīng)用。

壓電驅(qū)動(dòng)是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)原理以及特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)精密步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的新技術(shù)。壓電陶瓷疊堆具有納米級(jí)精度的穩(wěn)定輸出位移，且具有線性好、控制方便、分辨率高、響應(yīng)頻率高、發(fā)熱少、無(wú)磁干擾、噪聲低等特點(diǎn)。采用該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓電驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)超精密壓電微動(dòng)工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研究以德國(guó)PI公司、美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(NIST)、日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所(AIST)、中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)(HIT)等機(jī)構(gòu)較為突出，已有的研究成果驅(qū)動(dòng)分辨率可達(dá)到5ˉ10 nm，驅(qū)動(dòng)力也達(dá)到數(shù)百牛頓，但超精密驅(qū)動(dòng)的行程較小，只能達(dá)到微米級(jí)。

步進(jìn)型精密步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一種大行程的精密步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它利用微動(dòng)臺(tái)的步進(jìn)蠕動(dòng)(Inchworm)運(yùn)動(dòng)的原理，實(shí)現(xiàn)大行程精密驅(qū)動(dòng)。這種超精密壓電步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)能實(shí)現(xiàn)大于10.mm的行程，并能實(shí)現(xiàn)高于20 nm的驅(qū)動(dòng)分辨率，能較好地實(shí)現(xiàn)大行程和高分辨率；但這種超精密壓電步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍然存在承載能力不大、在高頻時(shí)出現(xiàn)箝位和步進(jìn)的紊亂，使步進(jìn)驅(qū)動(dòng)失效等問(wèn)題。

研究中發(fā)現(xiàn)，壓電泵的細(xì)微流量極易控制且驅(qū)動(dòng)力大，進(jìn)而對(duì)原有壓電步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，創(chuàng)新性地提出利用壓電泵作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)改變壓電泵激勵(lì)的頻率和脈沖數(shù)目，對(duì)負(fù)載構(gòu)成位移驅(qū)動(dòng)。發(fā)揮了壓電泵體積小、能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，解決了壓電步進(jìn)驅(qū)動(dòng)箝位和步進(jìn)的紊亂的問(wèn)題。課題組還研究了壓電泵作用為電機(jī)驅(qū)動(dòng)源時(shí)，位移-頻率響應(yīng)和液壓系統(tǒng)工作時(shí)序匹配關(guān)系等耦合關(guān)系；此外，課題組以壓電電機(jī)動(dòng)力學(xué)理論分析和優(yōu)化模型為基礎(chǔ)，自主研發(fā)高性能的截止閥，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)證明研究工作能很好地解決精度與大行程的矛盾。

總體來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)研究發(fā)揮了壓電泵方便對(duì)流量進(jìn)行精密控制的特點(diǎn)，改善了壓電步進(jìn)電機(jī)的性能，也拓展了壓電泵的應(yīng)用領(lǐng)域。該項(xiàng)研究無(wú)論從選題還是研究深度上，在相關(guān)領(lǐng)域都達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平，對(duì)于我國(guó)壓電精密驅(qū)動(dòng)器與微特電機(jī)的發(fā)展具有理論意義和實(shí)際價(jià)值。