CN112054713A - 基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机 - Google Patents

基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，电机工作于纵扭振动模式，其包括定子单元和动子单元，动子单元包括上动子与下动子，定子单元设于上动子与下动子间，定子单元包括金属弹性体、上驱动足、下驱动足和端部斜压电陶瓷，上驱动足设于金属弹性体上表面，下驱动足设于金属弹性体下表面，端部斜压电陶瓷包括右上斜压电陶瓷、右下斜压电陶瓷、左上斜压电陶瓷和左下斜压电陶瓷，端部斜压电陶瓷的截面均为平行四边形；该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，结构紧凑，能够方便地实现在多种复合模态下正反向换向运行，以及上动子和下动子的同向或双向运行。

Description

基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机
技术领域
本发明涉及一种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机。
背景技术
目前常见的复合型直线超声波电机是通过粘贴于定子单元表面的多组压电陶瓷横振模式分别激发弹性体的纵振和弯振，进而使弹性体工作在纵弯复合模态下。在驱动足处合成椭圆运动轨迹，驱动动子运动。
现有的复合型直线超声波电机，存在着结构复杂，难以方便地实现上动子和下动子的同向或双向运行。
上述问题是在基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机解决现有技术中存在的结构复杂，难以方便地实现上动子和下动子的同向或双向运行的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，电机工作于纵扭振动模式，其包括定子单元和动子单元，动子单元包括上动子与下动子，定子单元设于上动子与下动子间，定子单元包括金属弹性体、上驱动足、下驱动足和端部斜压电陶瓷，上驱动足设于金属弹性体上表面，下驱动足设于金属弹性体下表面，上动子设于上驱动足上方，下动子设于下驱动足下方，端部斜压电陶瓷包括右上斜压电陶瓷、右下斜压电陶瓷、左上斜压电陶瓷和左下斜压电陶瓷，端部斜压电陶瓷的截面均为平行四边形，右上斜压电陶瓷的端部和右下斜压电陶瓷的端部分别由上而下设于金属弹性体右端，右上斜压电陶瓷的另一端部和右下斜压电陶瓷的另一端部分别形成固定端，左上斜压电陶瓷的端部和左下斜压电陶瓷的端部分别由上而下设于金属弹性体左端，左上斜压电陶瓷的另一端部和左下斜压电陶瓷的另一端部分别形成固定端。
进一步地，通过调整定子单元的结构参数，使一阶纵振模态频率和二阶弯振模态频率接近，电机工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态；通过调整定子单元的结构参数，使一阶纵振模态频率和三阶弯振模态频率接近时，电机的工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态。
进一步地，端部斜压电陶瓷的极化方向均竖直向上，左下斜压电陶瓷和右下斜压电陶瓷共同组成第一组斜压电陶瓷，左上斜压电陶瓷和右上斜压电陶瓷共同组成第二组斜压电陶瓷，在第一组斜压电陶瓷两端的固定端与第二组斜压电陶瓷两端的固定端分别接电源的正极和负极，端部斜压电陶瓷内部产生与端部斜压电陶瓷斜向平行的电场，同时激发端部斜压电陶瓷的纵振和扭振，进而分别激发金属弹性体的纵振和弯振。
进一步地，对第一组斜压电陶瓷或第二组斜压电陶瓷施加电压，动子单元的运行方向会发生正向运行状态与反向运行状态的变化。
进一步地，上驱动足与下驱动足皆粘贴于定子单元二阶弯振振幅同侧最大处；每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，电机的工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态，实现上动子和下动子运行方向相反。
进一步地，上驱动足和下驱动足一个粘贴于定子单元二阶弯振左侧振幅最大处，另一个粘贴于定子单元二阶弯振右侧振幅最大处；每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，电机的工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态时，实现上动子和下动子运行方向相同。
进一步地，上驱动足包括右上驱动足和左上驱动足，下驱动足包括右下驱动足和左下驱动足。
进一步地，左下斜压电陶瓷与右上斜压电陶瓷共同组成第三组斜压电陶瓷，左上斜压电陶瓷与右下斜压电陶瓷共同组成第四组斜压电陶瓷，在第三组斜压电陶瓷两端的固定端与第四组斜压电陶瓷两端的固定端分别接电源的正极和负极，每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，在端部斜压电陶瓷的固定端施加电压，端部斜压电陶瓷的内部产生与端部斜压电陶瓷斜向平行的电场，同时激发端部斜压电陶瓷的纵振和扭振，进而分别激发金属弹性体的纵振和弯振。
进一步地，右上驱动足和右下驱动足粘贴于定子单元三阶弯振右侧振幅最大处，左上驱动足和左下驱动足粘贴于定子单元三阶弯振左侧振幅最大处，每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，电机的工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态，在仅对第三组压电陶瓷的固定端施加谐振频率电压时，下动子向右移动，上动子向左移动；在仅对第四组压电陶瓷的固定端施加谐振频率电压时，下动子向左移动，上动子向右移动。
本发明的有益效果是：
一、该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，通过采用端部斜向压电陶瓷，相较于传统的复合模态直线型超声波电机，本发明仅需一个电源激励以及一种陶瓷结构，即可同时满足电机纵振和弯振需求。
二、本发明的电机正反向的换向运行是通过给不同的斜压电陶瓷组施加电压实现的，因此，本发明只需一个电源即可实现电机的正反向换向运行。
三、本发明所使用的所有斜压电陶瓷均布置于定子单元端部，在金属弹性体的上下表面均不布置压电陶瓷，因此在保证电机结构紧凑的同时，能够方便地在单一金属弹性体的上下两表面同时布置上驱动足和下驱动足，通过改变驱动足的布置位置，进而方便地实现上动子和下动子的同向或双向运行。
四、该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，在金属弹性体端部布置端部斜压电陶瓷，通过对端部斜压电陶瓷施加高频交流电压在其内部产生斜向电场，激发端部斜压电陶瓷的纵向振动和扭转振动，进而在金属弹性体中激发纵弯复合模态振型，在上驱动足和下驱动足合成斜直线运动轨迹，驱动上动子和下动子直线运动。结构紧凑，能够方便地实现在多种复合模态下正反向换向运行，以及上动子和下动子的同向或双向运行。
附图说明
图1是本发明基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，工作模态为一阶纵振与二阶弯振的复合模态时，上动子和下动子双向运行时电机的结构示意图。
图2是本发明基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，工作模态为一阶纵振与二阶弯振的复合模态时，上动子和下动子同向运行时电机的结构示意图。
图3是本发明基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，工作模态为一阶纵振与三阶弯振的复合模态时电机的结构示意图。
图4是实施例中工作模态为一阶纵振与二阶弯振的复合模态时，电机正向运行时，端部斜压电陶瓷布置方案和电场方向的说明示意图。其中：ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场，EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场。
图5是实施例中工作模态为一阶纵振与二阶弯振的复合模态时，电机反向运行时，端部斜压电陶瓷布置方案和电场方向的说明示意图。其中：ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场，EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场。
图6是实施例中工作模态为一阶纵振与三阶弯振的复合模态时，电机正向运行时，端部斜压电陶瓷布置方案和电场方向的说明示意图。其中：ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场，EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场。
图7是实施例中工作模态为一阶纵振与三阶弯振的复合模态时，电机反向运行时，端部斜压电陶瓷布置方案和电场方向的说明示意图。其中：ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。
图8是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子双向运行，电机正向运行时前半周期驱动机理图。其中：EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴正方向分量最大时，电机定子单元形变。
图9是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子双向运行，电机正向运行时后半周期驱动机理图。其中：EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴负方向分量最大时，电机定子单元形变。
图10是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子双向运行，电机反向运行时的前半周期驱动机理图。其中：EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴正方向分量最大时，电机定子单元形变。
图11是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子双向运行，电机反向运行时的后半周期驱动机理图。其中：EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴负方向分量最大时，电机定子单元形变。
图12是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子同向运行，电机正向运行时前半周期驱动机理图。其中：EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴正方向分量最大时，电机定子单元形变。
图13是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子同向运行，电机正向运行时后半周期驱动机理图。其中：EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴负方向分量最大时，电机定子单元形变。
图14是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子同向运行，电机反向运行时前半周期驱动机理图。其中：EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴正方向分量最大时，电机定子单元形变。
图15是实施例中工作模态为一阶纵振和二阶弯振的复合模态且上动子和下动子同向运行，电机反向运行时后半周期驱动机理图。其中：EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除上动子和下动子的实线是端部斜压电陶瓷中电场为X轴负方向分量最大时，电机定子单元形变。
图16是实施例中工作模态为一阶纵振和三阶弯振的复合模态时，电机正向运行时的前半周期驱动机理图。其中：EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除下动子的实线是压电陶瓷施加正值最大电压时，电机定子单元形变。
图17是实施例中工作模态为一阶纵振和三阶弯振的复合模态时，电机正向运行时的后半周期驱动机理图。其中：EL-左下斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右上斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除下动子的实线是压电陶瓷施加负值最小电压时，电机定子单元形变。
图18是实施例中工作模态为一阶纵振和三阶弯振的复合模态时，电机反向运行时的前半周期驱动机理图。其中：EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；除下动子的实线是压电陶瓷施加正值最大电压时，电机定子单元形变。
图19是实施例中工作模态为一阶纵振和三阶弯振的复合模态时，电机反向运行时的后半周期驱动机理图。其中：EL-左上斜压电陶瓷内部产生的电场，ER-右下斜压电陶瓷内部产生的电场。虚线是端部斜压电陶瓷中电场为零时，电机定子单元形变；实线是压电陶瓷施加负值最小电压时，电机定子单元形变。
图1-19中：1-上动子，2-下动子，3-右上斜压电陶瓷，4-右下斜压电陶瓷，5-左上斜压电陶瓷，6-左下斜压电陶瓷，7-上驱动足，71-右上驱动足，72-左上驱动足，8-下驱动足，81-右下驱动足，82-左下驱动足，9-金属弹性体，V1-上动子运动方向，V2-下动子运动方向，P-极化方向，XYZ-空间坐标系。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，电机工作于纵扭振动模式，其包括定子单元和动子单元，动子单元包括上动子1与下动子2，定子单元设于上动子1与下动子2间，定子单元包括金属弹性体9、上驱动足7、下驱动足8和端部斜压电陶瓷，上驱动足7设于金属弹性体9上表面，下驱动足8设于金属弹性体9下表面，上动子1设于上驱动足7上方，下动子2设于下驱动足8下方，端部斜压电陶瓷包括右上斜压电陶瓷3、右下斜压电陶瓷4、左上斜压电陶瓷5和左下斜压电陶瓷6，端部斜压电陶瓷的截面均为平行四边形，右上斜压电陶瓷3的端部和右下斜压电陶瓷4的端部分别由上而下设于金属弹性体9右端，右上斜压电陶瓷3的另一端部和右下斜压电陶瓷4的另一端部分别形成固定端，左上斜压电陶瓷5的端部和左下斜压电陶瓷6的端部分别由上而下设于金属弹性体9左端，左上斜压电陶瓷5的另一端部和左下斜压电陶瓷6的另一端部分别形成固定端。
该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，定子单元的端部斜压电陶瓷的一端粘贴于金属弹性体9端部，另一端形成固定端。通过施加电源激励，在压电陶瓷内部产生与端部斜压电陶瓷斜向平行的电场，同时激发端部斜压电陶瓷的纵振和扭振，进而分别激发金属弹性体9的纵振和弯振。结合金属弹性体9和驱动足的设计，本发明能够在多种复合模态下实现电机的正向和反向运行，并能实现上动子1和下动子2的双向或同向同时运行，规定下动子2向右运行时电机为正向运行状态，下动子2向左运行时电机为反向运行状态。与目前流行的复合型直线超声波电机相比，该电机结构紧凑，且仅需一个电源就能实现换向运行。
该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，通过设计和调整电机定子单元的结构参数，包括长度、宽度和高度，使一阶纵振模态频率和二阶弯振模态频率接近，电机工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态；通过设计和调整电机定子单元的结构参数，包括长度、宽度和高度，使一阶纵振模态频率和三阶弯振模态频率接近时，电机的工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态。
实施例中，当工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2反向运行时，电机结构如图1所示。上驱动足7与下驱动足8皆粘贴于定子单元二阶弯振振幅同侧最大处，上驱动足7粘贴于金属弹性体9上表面，下驱动足8粘贴于金属弹性体9下表面。上动子1放置于上驱动足7上方，下动子2安置于下驱动足8下方。
实施例中，当工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向运行时，电机结构如图2所示。上驱动足7和下驱动足8一个粘贴于定子单元二阶弯振左侧振幅最大处，另一个粘贴于定子单元二阶弯振右侧振幅最大处，上驱动足7粘贴于金属弹性体9上表面，下驱动足8粘贴于金属弹性体9下表面。上动子1放置于上驱动足7上方，下动子2安置于下驱动足8下方。
实施例中，当工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态时，电机结构如图3所示。上驱动足7包括右上驱动足71和左上驱动足72，下驱动足8包括右下驱动足81和左下驱动足82，金属弹性体9为矩形块状，右上驱动足71和右下驱动足81粘贴于定子单元三阶弯振右侧振幅最大处，其中，右上驱动足71粘贴于金属弹性体9上表面，右下驱动足81粘贴于金属弹性体9下表面。左上驱动足72和左下驱动足82粘贴于定子单元三阶弯振左侧振幅最大处，左上驱动足72粘贴于金属弹性体9上表面，左下驱动足82粘贴于金属弹性体9下表面。上动子1放置于右上驱动足71和左上驱动足72的共同上方，下动子2放置于右下驱动足81和左下驱动足82的共同下方。
如图4，右上斜压电陶瓷3、右下斜压电陶瓷4、左上斜压电陶瓷5、左下斜压电陶瓷6均处于笛卡尔坐标系XYZ中，极化方向均为Z方向。当电机工作于一阶纵振与二阶弯振复合振动模态，且电机正向运行时，仅右下斜压电陶瓷4与左下斜压电陶瓷6通电，在右下斜压电陶瓷4和左下斜压电陶瓷6固定端面间施加高频交流谐振电压，右下斜压电陶瓷4内部产生倾斜方向的电场ER，左下斜压电陶瓷6内部产生倾斜方向的电场EL。由于逆压电效应，右下斜压电陶瓷4与左下斜压电陶瓷6同时发生纵振和扭振，纵振方向相同，扭振方向相反。右下斜压电陶瓷4的非固定端纵振位移在X轴正方向最大时，扭振位移在Z轴负方向最大。
如图5，右上斜压电陶瓷3、右下斜压电陶瓷4、左上斜压电陶瓷5、左下斜压电陶瓷6均处于笛卡尔坐标系XYZ中，极化方向均为Z方向。当电机工作于一阶纵振与二阶弯振复合振动模态，且电机反向运行时，仅左上斜压电陶瓷5与右上斜压电陶瓷3通电，在右上斜压电陶瓷3与左上斜压电陶瓷5固定端面间施加高频交流谐振电压，右上斜压电陶瓷3内部产生倾斜方向的电场ER，左上斜压电陶瓷5内部产生倾斜方向的电场EL。由于逆压电效应，右上斜压电陶瓷3与左上斜压电陶瓷5同时发生纵振和扭振，纵振方向相同，扭振方向相反。右上斜压电陶瓷3的非固定端纵振位移在X轴负方向最大时，扭振位移在Z轴负方向最大。
如图6，右上斜压电陶瓷3、右下斜压电陶瓷4、左上斜压电陶瓷5、左下斜压电陶瓷6均处于笛卡尔坐标系XYZ中，极化方向均为Z方向。当电机工作于一阶纵振与三阶弯振复合振动模态，且电机正向运行时，仅右上斜压电陶瓷3与左下斜压电陶瓷6通电，在右上斜压电陶瓷3与左下斜压电陶瓷6固定端面间施加高频交流谐振电压，右上斜压电陶瓷3内部产生倾斜方向的电场ER，左下斜压电陶瓷6内部产生倾斜方向的电场EL。由于逆压电效应，右上斜压电陶瓷3与左下斜压电陶瓷6同时发生纵振和扭振，纵振方向相同，扭振方向相同。右上斜压电陶瓷3的非固定端纵振位移在X轴正方向最大时，扭振位移在Z轴正方向最大。
如图7，右上斜压电陶瓷3、右下斜压电陶瓷4、左上斜压电陶瓷5、左下斜压电陶瓷6均处于笛卡尔坐标系XYZ中，极化方向均为Z方向。当电机工作于一阶纵振与三阶弯振复合振动模态，且电机反向运行时，仅右下斜压电陶瓷4与左上斜压电陶瓷5通电，分别在右下斜压电陶瓷4与左上斜压电陶瓷5固定端面间施加相同的高频交流谐振电压，右下斜压电陶瓷4内部产生倾斜方向的电场ER，左上斜压电陶瓷5内部产生倾斜方向的电场EL。由于逆压电效应，右下斜压电陶瓷4与左上斜压电陶瓷5同时发生纵振和扭振，纵振方向相同，扭振方向相同。右下斜压电陶瓷4的非固定端纵振位移在X轴负方向最大时，扭振位移在Z轴正方向最大。
如图8，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机正向驱动的前半周期波形产生机理：在前半周期，右下斜压电陶瓷4内部斜向电场ER的方向为右下方向，左下斜压电陶瓷6内部斜向电场EL的方向为右上方向。在电场ER作用下，右下斜压电陶瓷4的非固定端在X轴方向向左伸张，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9右端向下和向左运动；在电场EL作用下，左下斜压电陶瓷6的非固定端在X轴方向向左收缩，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9左端向上和向左运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图8，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机正向驱动状态下前半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅰ阶段：电机由图8中虚线所示的水平状态运动到图8中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹均为左斜向下，对下动子2产生向左方向的推力，对上动子1产生向左方向的推力。
第Ⅱ阶段：电机由图8中实线所示的振幅最大状态回到图8中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹为右斜向上，对下动子2产生向右方向的推力，对上动子1产生向右方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此在下驱动足8在前半周期对下动子2的总推力为向左方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均小于Ⅱ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向右方向。
如图9，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机正向驱动的后半周期波形产生机理：在后半周期，右下斜压电陶瓷4内部斜向电场ER的方向为左上方向，左下斜压电陶瓷6内部斜向电场EL的方向为左下方向。在电场ER作用下，右下斜压电陶瓷4的非固定端在X轴方向向右收缩，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9右端向上和向右运动；在电场EL作用下，左下斜压电陶瓷6的非固定端在X轴方向向右伸张，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9左端向下和向右运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图9，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机正向驱动状态下后半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅲ阶段：电机由图9中虚线所示的水平状态运动到图9中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹均为右斜向上，对下动子2产生向右方向的推力，对上动子1产生向左方向的推力。
第Ⅳ阶段：电机由图9中实线所示的振幅最大状态回到图9中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹为左斜向下，对下动子2产生向左方向的推力，对上动子1产生向左方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此在下驱动足8在前半周期对下动子2的总推力为向左方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均大于Ⅳ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向右方向。
综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个运动阶段，上动子1的运动方向为右方向，下动子2的运动方向为左方向。
如图10，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机反向驱动的前半周期波形产生机理：在前半周期，右上斜压电陶瓷3内部斜向电场ER的方向为右上方向，左上斜压电陶瓷5内部斜向电场EL的方向为右下方向。在电场ER作用下，右上斜压电陶瓷3的非固定端在X轴方向向右收缩，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9右端向下和向右运动；在电场EL作用下，左上斜压电陶瓷5的非固定端在X轴方向向右伸张，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9左端向上和向右运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图10，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机反向驱动状态下前半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅰ阶段：电机由图10中虚线所示的水平状态运动到图10中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹均为右斜向下，对下动子2产生向右方向的推力，对上动子1产生向右方向的推力。
第Ⅱ阶段：电机由图10中实线所示的振幅最大状态回到图10中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹均为左斜向上，对下动子2产生向左方向的推力，对上动子1产生向左方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此在下驱动足8在前半周期对下动子2的总推力为向右方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均小于Ⅱ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向左方向。
如图11，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机反向驱动的后半周期波形产生机理：在后半周期，右上斜压电陶瓷3内部斜向电场ER的方向为左下方向，左上斜压电陶瓷5内部斜向电场EL的方向为左上方向。在电场ER作用下，右上斜压电陶瓷3的非固定端在X轴方向向左伸张，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9右端向上和向左运动；在电场EL作用下，左上斜压电陶瓷5的非固定端在X轴方向向左收缩，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9左端向下和向左运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图11，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机反向驱动状态下后半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅲ阶段：电机由图11中虚线所示的水平状态运动到图11中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹均为左斜向上，对下动子2产生向左方向的推力，对上动子1产生向左方向的推力。
第Ⅳ阶段：电机由图11中实线所示的振幅最大状态回到图11中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8和上驱动足7的顶部运动轨迹为右斜向下，对下动子2产生向右方向的推力，对上动子1产生向右方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此在下驱动足8在后半周期对下动子2的总推力为向右方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均大于Ⅳ阶段，因此上驱动足7在后半周期对上动子1的总推力为向左方向。
综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个运动阶段，上动子1的运动方向为左方向，下动子2的运动方向为右方向。
如图12，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向移动时，电机正向驱动的前半周期波形产生机理：在前半周期，右下斜压电陶瓷4内部斜向电场ER的方向为右下方向，左下斜压电陶瓷6内部斜向电场EL的方向为右上方向。在电场ER作用下，右下斜压电陶瓷4的非固定端在X轴方向向左伸张，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9右端向下和向左运动；在电场EL作用下，左下斜压电陶瓷6的非固定端在X轴方向向左收缩，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9左端向上和向左运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图12，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向运行时，电机正向驱动状态下前半周驱动足的运动机理如下：
第Ⅰ阶段：电机由图12中虚线所示的水平状态运动到图12中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为左斜向下，对下动子2产生左方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为左斜向上，对上动子1产生左方向的推力。
第Ⅱ阶段：电机由图12中实线所示的振幅最大状态回到图12中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为右斜向上，对下动子2产生向右方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为右斜向下，对上动子1产生向右方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此在下驱动足8在前半周期对下动子2的总推力为向左方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向左方向。
如图13，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向移动时，电机正向驱动的后半周期波形产生机理：在后半周期，右下斜压电陶瓷4内部斜向电场ER的方向为左上方向，左下斜压电陶瓷6内部斜向电场EL的方向为左下方向。在电场ER作用下，右下斜压电陶瓷4的非固定端在X轴方向向右收缩，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9右端向上和向右运动；在电场EL作用下，左下斜压电陶瓷6的非固定端在X轴方向向右伸张，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9左端向下和向右运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图13，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向运行时，电机正向驱动状态下后半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅲ阶段：电机由图13中虚线所示的水平状态运动到图13中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为右斜向上，对下动子2产生右方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为右斜向下，对上动子1产生右方向的推力。
第Ⅳ阶段：电机由图13中实线所示的振幅最大状态回到图13中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为左斜向下，对下动子2产生向左方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为左斜向上，对上动子1产生向左方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此在下驱动足8在后半周期对下动子2的总推力为向左方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此上驱动足7在后半周期对上动子1的总推力为向左方向。
综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个运动阶段，上动子1的运动方向为左方向，下动子2的运动方向为左方向。
如图14，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向移动时，电机反向驱动的前半周期波形产生机理：在前半周期，右上斜压电陶瓷3内部斜向电场ER的方向为右上方向，左上斜压电陶瓷5内部斜向电场EL的方向为右下方向。在电场ER作用下，右上斜压电陶瓷3的非固定端在X轴方向向右收缩，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9右端向下和向右运动；在电场EL作用下，左上斜压电陶瓷5的非固定端在X轴方向向右伸张，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9左端向上和向右运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图14，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向运行时，电机反向驱动状态下前半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅰ阶段：电机由图14中虚线所示的水平状态运动到图14中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为右斜向下，对下动子2产生右方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为右斜向上，对上动子1产生右方向的推力。
第Ⅱ阶段：电机由图14中实线所示的振幅最大状态回到图14中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为左斜向上，对下动子2产生向左方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为左斜向下，对上动子1产生向左方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此在下驱动足8在前半周期对下动子2的总推力为向右方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向右方向。
如图15，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向移动时，电机反向驱动的后半周期波形产生机理：在后半周期，右上斜压电陶瓷3内部斜向电场ER的方向为左下方向，左上斜压电陶瓷5内部斜向电场EL的方向为左上方向。在电场ER作用下，右上斜压电陶瓷3的非固定端在X轴方向向左伸张，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9右端向上和向左运动；在电场EL作用下，左上斜压电陶瓷5的非固定端在X轴方向向左收缩，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9左端向下和向左运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和二阶弯振的复合振动。
结合附图15，工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态且上动子1和下动子2同向运行时，电机反向驱动状态下后半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅲ阶段：电机由图15中虚线所示的水平状态运动到图15中实线所示的振幅最大状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为左斜向上，对下动子2产生左方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为左斜向下，对上动子1产生左方向的推力。
第Ⅳ阶段：电机由图15中实线所示的振幅最大状态回到图15中虚线所示的水平状态，此过程中，下驱动足8的顶部运动轨迹为右斜向下，对下动子2产生向右方向的推力；上驱动足7的顶部运动轨迹为右斜向上，对上动子1产生向右方向的推力。
由于下动子2的惯性以及下驱动足8的形变，下驱动足8与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此在下驱动足8在后半周期对下动子2的总推力为向右方向。由于上动子1的惯性以及上驱动足7的形变，上驱动足7与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此上驱动足7在后半周期对上动子1的总推力为向右方向。
综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个运动阶段，上动子11的运动方向为右方向，下动子22的运动方向为右方向。
如图16，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机正向驱动的前半周期波形产生机理：在前半周期，右上斜压电陶瓷3内部斜向电场ER的方向为左下方向，左下斜压电陶瓷6内部斜向电场EL的方向为右上方向。在电场ER作用下，右上斜压电陶瓷3的非固定端在X轴方向向左伸张，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9右端向上和向左运动；在电场EL作用下，左下斜压电陶瓷6的非固定端在X轴方向向左收缩，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9左端向上和向左运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和三阶弯振的复合振动。
结合附图16，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机正向驱动状态下前半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅰ阶段：电机由图16中虚线所示的水平状态运动到图16中实线所示的振幅最大状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为左斜向上，对下动子2产生左方向的推力，对上动子1产生左方向的推力。
第Ⅱ阶段：电机由图16中实线所示的振幅最大状态回到图16中虚线所示的水平状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为右斜向下，对下动子2产生右方向的推力，对上动子1产生右方向的推力。
由于下动子2的惯性以及右下驱动足81和左下驱动足82的形变，右下驱动足81和左下驱动足82与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均小于Ⅱ阶段，因此在右下驱动足81和左下驱动足82在前半周期对下动子2的总推力为向右方向。由于上动子1的惯性以及右上驱动足71和左上驱动足72的形变，右上驱动足71和左上驱动足72与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向左方向。
如图17，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机正向驱动的后半周期波形产生机理：在后半周期，右上斜压电陶瓷3内部斜向电场ER的方向为右上方向，左下斜压电陶瓷6内部斜向电场EL的方向为左下方向。在电场ER作用下，右上斜压电陶瓷3的非固定端在X轴方向向右收缩，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9右端向下和向右运动；在电场EL作用下，左下斜压电陶瓷6的非固定端在X轴方向向右伸张，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9左端向下和向右运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和三阶弯振的复合振动。
结合附图17，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机正向驱动状态下后半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅲ阶段：电机由图17中虚线所示的水平状态运动到图17中实线所示的振幅最大状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为右斜向下，对下动子2产生右方向的推力，对上动子1产生右方向的推力。
第Ⅳ阶段：电机由图17中实线所示的振幅最大状态回到图17中虚线所示的水平状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为左斜向上，对下动子2产生左方向的推力，对上动子1产生左方向的推力。
由于下动子2的惯性以及右下驱动足81和左下驱动足82的形变，右下驱动足81和左下驱动足82与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均大于Ⅳ阶段，因此在右下驱动足81和左下驱动足82在后半周期对下动子2的总推力为向右方向。由于上动子1的惯性以及右上驱动足71和左上驱动足72的形变，右上驱动足71和左上驱动足72与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此上驱动足7在后半周期对上动子1的总推力为向左方向。
综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个运动阶段，上动子1的运动方向为左方向，下动子2的运动方向为右方向。
如图18，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机反向驱动的前半周期波形产生机理：在前半周期，右下斜压电陶瓷4内部斜向电场ER的方向为左上方向，左上斜压电陶瓷5内部斜向电场EL的方向为右下方向。在电场ER作用下，右下斜压电陶瓷4的非固定端在X轴方向向右收缩，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9右端向上和向右运动；在电场EL作用下，左上斜压电陶瓷5的非固定端在X轴方向向右伸张，在Z轴方向向上扭转，带动金属弹性体9左端向上和向右运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和三阶弯振的复合振动。
结合附图18，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机反向驱动状态下前半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅰ阶段：电机由图18中虚线所示的水平状态运动到图18中实线所示的振幅最大状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为右斜向上，对下动子2产生右方向的推力，对上动子1产生右方向的推力。
第Ⅱ阶段：电机由图18中实线所示的振幅最大状态回到图18中虚线所示的水平状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为左斜向下，对下动子2产生左方向的推力，对上动子1产生左方向的推力。
由于下动子2的惯性以及右下驱动足81和左下驱动足82的形变，右下驱动足81和左下驱动足82与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均小于Ⅱ阶段，因此在右下驱动足81和左下驱动足82在前半周期对下动子2的总推力为向左方向。由于上动子1的惯性以及右上驱动足71和左上驱动足72的形变，右上驱动足71和左上驱动足72与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅰ阶段均大于Ⅱ阶段，因此上驱动足7在前半周期对上动子1的总推力为向右方向。
如图19，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向移动时，电机反向驱动的后半周期波形产生机理：在后半周期，右下斜压电陶瓷4内部斜向电场ER的方向为右下方向，左上斜压电陶瓷5内部斜向电场EL的方向为左上方向。在电场ER作用下，右下斜压电陶瓷4的非固定端在X轴方向向左伸张，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9右端向下和向左运动；在电场EL作用下，左上斜压电陶瓷5的非固定端在X轴方向向左收缩，在Z轴方向向下扭转，带动金属弹性体9左端向下和向左运动。由于电源频率为定子单元的纵弯复合模态频率，因此金属弹性体9发生一阶纵振和三阶弯振的复合振动。
结合附图19，工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态且上动子1和下动子2双向运行时，电机反向驱动状态下后半周期驱动足的运动机理如下：
第Ⅲ阶段：电机由图19中虚线所示的水平状态运动到图19中实线所示的振幅最大状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为左斜向下，对下动子2产生左方向的推力，对上动子1产生左方向的推力。
第Ⅳ阶段：电机由图19中实线所示的振幅最大状态回到图19中虚线所示的水平状态，此过程中，右下驱动足81、左下驱动足82、右上驱动足71和左上驱动足72的顶部运动轨迹均为右斜向上，对下动子2产生右方向的推力，对上动子1产生右方向的推力。
由于下动子2的惯性以及右下驱动足81和左下驱动足82的形变，右下驱动足81和左下驱动足82与下动子2接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均大于Ⅳ阶段，因此在右下驱动足81和左下驱动足82在前半周期对下动子2的总推力为向左方向。由于上动子1的惯性以及右上驱动足71和左上驱动足72的形变，右上驱动足71和左上驱动足72与上动子1接触的时间和摩擦力在Ⅲ阶段均小于Ⅳ阶段，因此上驱动足7在后半周期对上动子1的总推力为向右方向。
综合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个运动阶段，上动子1的运动方向为右方向，下动子2的运动方向为左方向。
该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，通过采用端部斜向压电陶瓷，相较于传统的复合模态直线型超声波电机，本发明仅需一个电源激励以及一种陶瓷结构，即可同时满足电机纵振和弯振需求。能够通过给不同的斜压电陶瓷组施加电压实现电机正反向的换向运行，因此，本发明只需一个电源即可实现电机的正反向换向运行。
该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，所使用的所有斜压电陶瓷均布置于定子单元端部，在金属弹性体的上下表面均不布置压电陶瓷，因此在保证电机结构紧凑的同时，能够方便地在单一金属弹性体9的上下两表面同时布置上驱动足7和下驱动足8，通过改变驱动足的布置位置，进而方便地实现上动子1和下动子2的同向或双向运行。
该种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，在金属弹性体9端部布置端部斜压电陶瓷，通过对端部斜压电陶瓷施加高频交流电压在其内部产生斜向电场，激发端部斜压电陶瓷的纵向振动和扭转振动，进而在金属弹性体9中激发纵弯复合模态振型，在上驱动足1和下驱动足2合成斜直线运动轨迹，驱动上动子1和下动子2直线运动。结构紧凑，能够方便地实现在多种复合模态下正反向换向运行，以及上动子1和下动子2的同向或双向运行。

Claims (9)

1.一种基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，电机工作于纵扭振动模式，其包括定子单元和动子单元，动子单元包括上动子与下动子，定子单元设于上动子与下动子间，其特征在于：定子单元包括金属弹性体、上驱动足、下驱动足和端部斜压电陶瓷，上驱动足设于金属弹性体上表面，下驱动足设于金属弹性体下表面，上动子设于上驱动足上方，下动子设于下驱动足下方，端部斜压电陶瓷包括右上斜压电陶瓷、右下斜压电陶瓷、左上斜压电陶瓷和左下斜压电陶瓷，端部斜压电陶瓷的截面均为平行四边形，右上斜压电陶瓷的端部和右下斜压电陶瓷的端部分别由上而下设于金属弹性体右端，右上斜压电陶瓷的另一端部和右下斜压电陶瓷的另一端部分别形成固定端，左上斜压电陶瓷的端部和左下斜压电陶瓷的端部分别由上而下设于金属弹性体左端，左上斜压电陶瓷的另一端部和左下斜压电陶瓷的另一端部分别形成固定端。
2.如权利要求1所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：通过调整定子单元的结构参数，使一阶纵振模态频率和二阶弯振模态频率接近，电机工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态；通过调整定子单元的结构参数，使一阶纵振模态频率和三阶弯振模态频率接近时，电机的工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态。
3.如权利要求1所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：端部斜压电陶瓷的极化方向均竖直向上，左下斜压电陶瓷和右下斜压电陶瓷共同组成第一组斜压电陶瓷，左上斜压电陶瓷和右上斜压电陶瓷共同组成第二组斜压电陶瓷，在第一组斜压电陶瓷两端的固定端与第二组斜压电陶瓷两端的固定端分别接电源的正极和负极，端部斜压电陶瓷内部产生与端部斜压电陶瓷斜向平行的电场，同时激发端部斜压电陶瓷的纵振和扭振，进而分别激发金属弹性体的纵振和弯振。
4.如权利要求3所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：对第一组斜压电陶瓷或第二组斜压电陶瓷施加电压，动子单元的运行方向会发生正向运行状态与反向运行状态的变化。
5.如权利要求3或4所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：上驱动足与下驱动足皆粘贴于定子单元二阶弯振振幅同侧最大处；每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，电机的工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态，实现上动子和下动子运行方向相反。
6.如权利要求3或4所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：上驱动足和下驱动足一个粘贴于定子单元二阶弯振左侧振幅最大处，另一个粘贴于定子单元二阶弯振右侧振幅最大处；每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，电机的工作模态为一阶纵振与二阶弯振复合模态时，实现上动子和下动子运行方向相同。
7.如权利要求1所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：上驱动足包括右上驱动足和左上驱动足，下驱动足包括右下驱动足和左下驱动足。
8.如权利要求7所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：左下斜压电陶瓷与右上斜压电陶瓷共同组成第三组斜压电陶瓷，左上斜压电陶瓷与右下斜压电陶瓷共同组成第四组斜压电陶瓷，在第三组斜压电陶瓷两端的固定端与第四组斜压电陶瓷两端的固定端分别接电源的正极和负极，每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，在端部斜压电陶瓷的固定端施加电压，端部斜压电陶瓷的内部产生与端部斜压电陶瓷斜向平行的电场，同时激发端部斜压电陶瓷的纵振和扭振，进而分别激发金属弹性体的纵振和弯振。
9.如权利要求7或8所述的基于端部斜压电陶瓷的复合模态型直线超声波电机，其特征在于：右上驱动足和右下驱动足粘贴于定子单元三阶弯振右侧振幅最大处，左上驱动足和左下驱动足粘贴于定子单元三阶弯振左侧振幅最大处，每次仅对一组斜压电陶瓷施加电压，电机的工作模态为一阶纵振与三阶弯振复合模态，在仅对第三组压电陶瓷的固定端施加谐振频率电压时，下动子向右移动，上动子向左移动；在仅对第四组压电陶瓷的固定端施加谐振频率电压时，下动子向左移动，上动子向右移动。
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