CN102142789B - 位移放大超声波直线电机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移放大超声波直线电机，主要由设置有中心孔的电机定子、以及贯穿设置在中心孔内的电机动子构成，所述电机定子主要由定子壳体、以及设置在定子壳体上的径向凹槽和轴向凹槽构成，所述径向凹槽和轴向凹槽分别沿中心孔呈径向设置和轴向设置；所述径向凹槽一端与中心孔相连通，且径向凹槽的左侧或右侧设置有与其相连通的弹簧凹槽；轴向凹槽位于径向凹槽的右侧或左侧，且与径向凹槽相连通；所述径向凹槽内设置有径向压电条，轴向凹槽内设置有轴向压电条，弹簧凹槽内设置有弹簧。本发明还公开了一种基于上述位移放大超声波直线电机的工作方法。本发明推力大、效率高、损耗小、速度快、使用寿命长。

Description

位移放大超声波直线电机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种适用于精密测量、计量、办公自动化设备、工业电器、家用电器、机器人、汽车、航空航天设备等各种场合的定位和驱动的位移放大超声波直线电机及其工作方法。

背景技术

超声波直线电机是利用压电材料晶体在外电场作用下发生形变，以此为驱动力来产生直线运动的电动机。这种超声波直线电机有以下特点：

1、它不需要像其它种类直线电机那样，是根据载流导体在磁场中受到电动力的原理，把电能转换为直线运动的机械能。

2、没有定子和动子部分的线圈和铁心，结构简单、体积小、重量轻、制造方便。

3、不受磁场影响、不产生电磁波。

4、力矩大、响应快，可低速运行，速度易于控制。

5、步距小、精度高。

超声波直线电机适用于精密测量、计量、办公自动化设备、工业电器、家用电器、机器人、汽车、航空航天设备等各种场合的定位和驱动。

超声波直线电机的工作原理是利用压电材料的逆压电效应。如果将压电晶体置于外电场中，由于电场作用会引起晶体内部正负电荷重心位移，这一极化位移又导致晶体发生形变。如果外加电场的极性与压电体的极化方向一致，则压电体与电场垂直方向的长度增长；反之，当外加电场的极性与压电体的极化方向相反，则压电体与电场垂直方向的长度缩短。去除电场后，压电体恢复常态。重复地给压电体施加电场和去除电场，压电体就会重复地产生位移。这种位移就是超声波直线电机的动力。

但是，现有的超声波直线电机由于结构和力传递方式的原因，存在推力小、效率低、损耗大、寿命短、速度慢等缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种推力大、效率高、损耗小、速度快、使用寿命长的位移放大超声波直线电机。

本发明的另一目的是提供一种基于上述位移放大超声波直线电机的工作方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：位移放大超声波直线电机，主要由设置有中心孔的电机定子、以及贯穿设置在中心孔内的电机动子构成，其特征在于，所述电机定子主要由定子壳体、以及设置在定子壳体上的径向凹槽和轴向凹槽构成，所述径向凹槽和轴向凹槽分别沿中心孔呈径向设置和轴向设置；所述径向凹槽一端与中心孔相连通，且径向凹槽的左侧或右侧设置有与其相连通的弹簧凹槽；轴向凹槽位于径向凹槽的右侧或左侧，且与径向凹槽相连通；所述径向凹槽内设置有径向压电条，轴向凹槽内设置有轴向压电条，弹簧凹槽内设置有弹簧；所述径向凹槽远离中心孔的一端还依次连通有径向力臂腔和径向位移放大腔，径向力臂腔内设置有一端与径向压电条相接触的径向力臂，径向力臂的另一端与设置在径向位移放大腔内的径向位移放大压电条相接触；所述轴向凹槽远离径向凹槽的一端还依次连通有轴向力臂腔和轴向位移放大腔，轴向力臂腔内设置有一端与轴向压电条相接触的轴向力臂，轴向力臂的另一端与设置在轴向位移放大腔内的轴向位移放大压电条相接触；所述径向压电条包括左径向压电条和右径向压电条，轴向压电条包括左轴向压电条和右轴向压电条，弹簧一包括左弹簧一和右弹簧一所述径向凹槽、设置在径向凹槽左侧的弹簧凹槽、设置在径向凹槽右侧的轴向凹槽、设置在径向凹槽内的左径向压电条、设置在轴向凹槽内的左轴向压电条、以及设置在弹簧凹槽内的左弹簧一构成左驱动结构；所述径向凹槽、设置在径向凹槽右侧的弹簧凹槽、设置在径向凹槽左侧的轴向凹槽、设置在径向凹槽内的右径向压电条、设置在轴向凹槽内的右轴向压电条、以及设置在弹簧凹槽内的右弹簧一构成右驱动结构；所述左驱动结构和右驱动结构均至少为一个；所述径向力臂腔的轴线分别垂直于径向凹槽和径向位移放大腔的轴线，且径向力臂腔内设置有径向力臂轴，径向力臂套设在径向力臂轴上且能绕其转动；轴向力臂腔的轴线分别垂直于轴向凹槽和轴向位移放大腔的轴线，且轴向力臂腔内设置有轴向力臂轴，轴向力臂套设在轴向力臂轴上且能绕其转动；所述径向凹槽远离中心孔的一端外凹构成卡槽，径向压电条远离中心孔的一端外凸构成卡块，所述卡块设置在卡槽内，且卡块靠近中心孔的一端端面与卡槽之间也设置有弹簧二。

当电机只需单方向运行的功能时只设立左驱动结构或右驱动结构，当需要正反向运行的功能时则左右驱动结构都要设置，即左驱动结构和右驱动结构均至少为一个。

作为本发明的一种优选方式，所述左驱动结构为4个，且分为两组，每组的两个左驱动结构沿中心孔对称设置；所述右驱动结构为4个，且分为两组，每组的两个右驱动结构沿中心孔对称设置；本发明中的左驱动结构和右驱动结构的数目不限于此，也可根据实际需要另行选择。

现有的用于制造压电条的压电材料或原件，每次通断电周期的位移（伸缩）最大只能做到器件尺寸的千分之几，而可做到百分之几的器件，尚在研制中，技术难度很大；且压电条的成本高，如要增加每次通断电周期的位移（伸缩），必然增加压电条的使用量，提高电机的制造成本。为了克服上述缺点，提高每个动作周期的位移行程，从而提高电机的速度，弥补该类电机速度不易提高的缺陷和降低制造成本，本发明主张了位移放大机构，方法是：在所述径向凹槽远离中心孔的一端还依次连通有径向力臂腔和径向位移放大腔，径向力臂腔内设置有一端与径向压电条相接触的径向力臂，径向力臂的另一端与设置在径向位移放大腔内的径向位移放大压电条相接触；所述轴向凹槽远离径向凹槽的一端还依次连通有轴向力臂腔和轴向位移放大腔，轴向力臂腔内设置有一端与轴向压电条相接触的轴向力臂，轴向力臂的另一端与设置在轴向位移放大腔内的轴向位移放大压电条相接触。

作为上述结构的一种优选方式，所述径向力臂腔的轴线分别垂直于径向凹槽和径向位移放大腔的轴线，且径向力臂腔内设置有径向力臂轴，径向力臂套设在径向力臂轴上且能绕其转动；轴向力臂腔的轴线分别垂直于轴向凹槽和轴向位移放大腔的轴线，且轴向力臂腔内设置有轴向力臂轴，轴向力臂套设在轴向力臂轴上且能绕其转动；从而构成类似杠杆原理的位移放大机构，使得位移放大效果更加明显。

所述径向压电条、轴向压电条、径向位移放大压电条和轴向位移放大压电条均通过电源线与外部电源相连，所述外部电源为电机的供电电源和控制电源；电源装置和控制装置按照预先的设定分别对电机各径向压电条、轴向压电条、径向位移放大压电条和轴向位移放大压电条的通电的时间、矢量、频率以及逻辑顺序进行控制，从而控制电机的速度、推力、位移、运行方向；上述参数可预先设置且可根据使用要求随时修改。

所述径向凹槽远离中心孔的一端外凹构成卡槽，径向压电条远离中心孔的一端外凸构成卡块，所述卡块设置在卡槽内；采用此种结构，使得径向压电条在运动的过程中始终位于径向凹槽内；进一步的，所述卡块靠近中心孔的一端端面与卡槽之间也设置有弹簧二，从而在去除径向压电条的电场后，径向压电条在弹簧的弹力作用下，能回到径向凹槽的顶端。

所述定子壳体主要由定子壳体A和定子壳体B扣合在一起构成，便于安装和拆卸，本发明中的定子壳体不限于由两块壳体组装而成，也可根据实际情况另行设计。

所述中心孔的内壁上镶嵌有若干个滚珠，所述电机动子的外圆沿轴向设置有与滚珠位置相匹配的滑槽，电机动子通过滑槽和滚珠与电机定子形成滑动配合；由于采用了此种结构，从而减小了电机动子在中心孔内运动所受到的摩擦力。

上述电机动子和电机定子零部件的材质可以是金属材料也可以是非金属材料。

上述径向压电条和轴向压电条为压电材料加工而成的压电零件，具有施加高频电场时往长度方向伸长，失去电场后恢复至自然状态的特性，由于压电材料属于现有成熟技术，在此不再赘述。

上述径向凹槽优先设计为垂直于中心孔的中轴线，由于电机动子与中心孔为同心设置，即径向凹槽优先设计为垂直于电机动子的中轴线，在实际使用中，根据需要可有小角度的倾角；所述轴向凹槽平行于电子动子的中轴线。

基于上述位移放大超声波直线电机的工作方法，其特征在于，包括左驱动过程和右驱动过程，其中：

左驱动过程：电机初始状态下，向其左驱动结构中的左径向压电条施加高频电场，左径向压电条沿长度方向伸长，由于受径向凹槽的限制，左径向压电条向电机动子方向伸长，左径向压电条与电机动子之间形成紧配合；然后向位于左径向压电条右侧的左轴向压电条施加高频电场，左轴向压电条沿长度方向伸长，由于受轴向凹槽的限制，左轴向压电条向左径向压电条方向伸长并施加压力，从而推动左径向压电条，进而带动电机动子向左侧移动；驱动结束后，去除左径向压电条和左轴向压电条的高频电场，左径向压电条和左轴向压电条恢复常态，且在左弹簧一的作用下，移动到最右侧；

右驱动过程：当电机动子左移到极限位置后，向右驱动结构中的右径向压电条施加高频电场，右径向压电条沿长度方向伸长，由于受径向凹槽的限制，右径向压电条向电机动子方向伸长，右径向压电条与电机动子之间形成紧配合；然后向位于右径向压电条左侧的右轴向压电条施加高频电场，右轴向压电条沿长度方向伸长，由于受轴向凹槽的限制，右轴向压电条向右径向压电条方向伸长并施加压力，从而推动右径向压电条，进而带动电机动子向右侧移动；

重复上述左驱动过程和右驱动过程，电机动子即相对于电机定子进行连续的直线往返运动。

上述电机工作方法针对只有一个左驱动结构和一个右驱动结构的情况，在实际工作中常常根据需要设计多个左驱动结构和右驱动结构，其驱动原理均建立在上述方法的基础上，在此不再赘述。

为了提高每个动作周期的位移行程，从而提高电机的速度，弥补电机速度和降低制造成本，克服现有压电条存在的不足，本发明涉及的工作方法还包括以下步骤：

径向位移放大过程：径向压电条与电机动子之间形成紧配合的过程中，向径向位移放大压电条施加高频电场，径向位移放大压电条沿长度方向伸长，由于受径向位移放大腔的限制，径向位移放大压电条向径向力臂施加压力，使得径向力臂一端发生位移，径向力臂的另一端沿径向压电条的方向移动，进而推动径向压电条整体向电机动子方向移动，从而增大径向压电条沿径向方向的位移，使得径向压电条与电机动子之间形成紧配合；

轴向位移放大过程：轴向压电条推动径向压电条向左或向右移动的过程中，向轴向位移放大压电条施加高频电场，轴向位移放大压电条沿长度方向伸长，由于受轴向位移放大腔的限制，轴向位移放大压电条向轴向力臂施加压力，使得轴向力臂一端发生位移，轴向力臂的另一端沿轴向压电条的方向移动，进而推动轴向压电条整体向径向压电条方向移动，从而增大径向压电条沿轴向方向的位移，进而增大电机动子向左或向右的运动距离。

综上所述，本发明的有益效果是：

（1）本发明相对于现有的超声波直线电机，在同等输入功率下具有更大的推力；

（2）本发明相对于现有的超声波直线电机，可以具有更高的运行速度；

（3）本发明相对于现有的超声波直线电机，具有更高的工作效率；

（4）本发明相对于现有的超声波直线电机，工作损耗小，使用寿命更长；

（5）本发明通过设置位移放大机构，提高了每个动作周期的位移行程，从而提高电机的速度，弥补采用现有压电材料制成的电机速度不高的缺陷，降低了电机的制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的剖视图；

图2为图1中A向结构示意图；

图3为本发明实施例1中另一剖视图；

图4为本发明实施例2的剖视图。

附图中标记及相应的零部件名称：1—电机动子；2-1—左径向压电条；2-2—右径向压电条；3-1—左轴向压电条；3-2—右轴向压电条；4-1—左弹簧一；4-2—右弹簧一；5—径向力臂；6—径向位移放大压电条；7—轴向力臂；8—轴向位移放大压电条；9—电源线；10—定子壳体A；11—定子壳体B； 12—径向压电条A；13—径向压电条B；14—径向压电条C；15—径向压电条D；16—轴向压电条A；17—轴向压电条B；18—轴向压电条C；19—轴向压电条D；20—径向压电条E；21—径向压电条F；22—径向压电条G；23—径向压电条H；24—轴向压电条E；25—轴向压电条F；26—轴向压电条G；27—轴向压电条H；28—滚珠；29—径向力臂轴；30—轴向力臂轴；31—弹簧二。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

如图1和2所示，本发明主要由设置有中心孔的电机定子、以及贯穿设置在中心孔内的电机动子1构成，所述电机定子主要由定子壳体、以及设置在定子壳体上的径向凹槽和轴向凹槽构成，所述定子壳体主要由定子壳体A11和定子壳体B12扣合在一起构成，所述径向凹槽和轴向凹槽分别沿中心孔呈径向设置和轴向设置；所述径向凹槽一端与中心孔相连通，且径向凹槽的左侧或右侧设置有与其相连通的弹簧凹槽；轴向凹槽位于径向凹槽的右侧或左侧，且与径向凹槽相连通；所述径向凹槽内设置有径向压电条，轴向凹槽内设置有轴向压电条，弹簧凹槽内设置有弹簧一。

本发明中径向凹槽、设置在径向凹槽左侧的弹簧凹槽，以及设置在径向凹槽右侧的轴向凹槽构成左驱动结构，通过在其中设置左径向压电条2-1、左轴向压电条3-1和左弹簧一4-1，用于驱动电子动子向左运动；本发明中径向凹槽、设置在径向凹槽右侧的弹簧凹槽，以及设置在径向凹槽的轴向凹槽构成右驱动结构，通过在其中设置右径向压电条2-2、右轴向压电条3-2和右弹簧一4-2，用于驱动电子动子向右运动。当电机只需单方向运行的功能时只设立左驱动结构或右驱动结构，当需要正反向运行的功能时则左右驱动结构都要设置，即左驱动结构和右驱动结构均至少为一个。

径向凹槽远离中心孔的一端外凹构成卡槽，径向压电条远离中心孔的一端外凸构成卡块，所述卡块设置在卡槽内，用于将径向压电条固定在径向凹槽中，使其不会在运动的过程中从径向凹槽中脱离；卡块靠近中心孔的一端端面与卡槽之间也设置有弹簧二31，用于径向压电条的复位；径向压电条和轴向压电条均通过电源线9与外部电源相连，用于向径向压电条和轴向压电条施加高磁电场；所述中心孔的内壁上镶嵌有若干个滚珠28，所述电机动子1的外圆沿轴向设置有与滚珠28位置相匹配的滑槽，从而减小了电机动子1在中心孔内运动所受到的摩擦力。

上述左驱动结构和右驱动结构数目可根据实际情况进行改变，且分别对称或不对称地分布于定子壳体上。现针对左驱动结构和右驱动结构均为4个，且各自分为两组，每组的两个左驱动结构或右驱动结构均沿中心孔对称设置的情况，进一步阐述本发明的工作原理及其过程；为了方便区分，如图3所示，将左驱动结构中的4个左径向压电条分别命名为径向压电条A12、径向压电条B13、径向压电条C14、径向压电条D15，4个与左径向压电条分别对应的轴向压电条A16、轴向压电条B17、轴向压电条C18、轴向压电条D19；将右驱动结构中的4个径向压电条分别命名为右径向压电条E20、径向压电条F21、径向压电条G22、径向压电条H23，4个与右径向压电条分别对应的轴向压电条E24、轴向压电条F25、轴向压电条G26、轴向压电条H27。

① 电机初始状态下，给左驱动结构中的径向压电条A12和径向压电条B13施加高频电场，径向压电条A12和径向压电条B13沿长度方向伸长，由于受径向凹槽顶端位置的限制，径向压电条A12和径向压电条B13只能向动子轴心方向伸长，其结果是径向压电条A12和径向压电条B13接触电机动子1，并对电机动子1施加压力，径向压电条A12和径向压电条B13与电机动子1之间形成紧配合；

②给轴向压电条A16和轴向压电条B17施加高频电场，轴向压电条A16和轴向压电条B17沿长度方向伸长，由于受轴向凹槽右端的位置限制，，轴向压电条A16和轴向压电条B17只能向左侧方向伸长，其结果是，轴向压电条A16和轴向压电条B17推动径向压电条A12和径向压电条B13，进而带动电机动子1向左侧移动；

③ 给径向压电条C14和径向压电条D15施加高频电场，径向压电条C14和径向压电条D15沿长度方向伸长，由于受径向凹槽顶端位置的限制，径向压电条C14和径向压电条D15只能向电机动子1轴心方向伸长，其结果是径向压电条C14和径向压电条D15接触电机动子1，并对电机动子1施加压力，径向压电条C14和径向压电条D15与电机动子1之间形成紧配合；

④ 去除径向压电条A12、径向压电条B13、轴向压电条A16和轴向压电条B17的电场，径向压电条A12、径向压电条B13、轴向压电条A16和轴向压电条B17恢复至常态，并在弹簧4的作用下，移动到最右侧；

⑤ 给轴向压电条C18和轴向压电条D19施加高频电场，轴向压电条C18、轴向压电条D19沿长度方向伸长，由于受轴向凹槽右端的位置限制，轴向压电条C18和轴向压电条D19只能向左侧方向伸长，其结果是轴向压电条C18和轴向压电条D19推动径向压电条C14和径向压电条D15，进而带动电机动子1向左侧移动；

⑥ 再次给径向压电条A12和径向压电条B13施加高频电场，使其向电机动子1轴心方向伸长，对电机动子1施加压力，与电机动子1之间形成紧配合；

⑦ 去除径向压电条C14、径向压电条D15、轴向压电条C18和轴向压电条D19的电场，径向压电条C14、径向压电条D15、轴向压电条C18和轴向压电条D19，并在弹簧的作用下，移动到最右侧。

重复以上步骤，电机动子1即相对于电机定子进行连续的直线运动，其运行方向是电机动子1向左侧运动。

按照上述原理，设置右驱动结构中的径向压电条E20、径向压电条F21、径向压电条G22、径向压电条H23、轴向压电条E24、轴向压电条F25、轴向压电条G26、轴向压电条H27的动作步骤，即可以实现电机动子1向右侧运动，其工作原理与左驱动结构相同，在此不再赘述。

位移放大超声波直线电机的电源装置和控制装置分别给轴向压电条和径向压电条提供电源；电源装置和控制装置按照预先的设定分别对电机轴向压电条和径向压电条的通电的时间、矢量、频率以及逻辑顺序进行控制，从而控制电机的速度、推力、位移、运行方向；上述参数可预先设置且可根据使用要求随时修改。

本发明可通过改变轴向压电条和径向压电条以及相应部件的几何尺寸，从而改变电机的推力和速度。

实施例2：

由于现有的用于制造压电条的压电材料或原件，每次通断电周期的位移（伸缩）最大只能做到器件尺寸的千分之几，而可做到百分之几的器件，尚在研制中，技术难度很大；且压电条的成本高，如要增加每次通断电周期的位移（伸缩），必然增加压电条的使用量，提高电机的制造成本。为了克服上述缺点，提高每个动作周期的位移行程，从而提高电机的速度，弥补该类电机速度和降低制造成本，如图4所示，本发明在所述径向凹槽远离中心孔的一端还依次连通有径向力臂腔和径向位移放大腔，径向力臂腔内设置有一端与径向压电条相接触的径向力臂5，径向力臂5的另一端与设置在径向位移放大腔内的径向位移放大压电条6相接触；所述轴向凹槽远离径向凹槽的一端还依次连通有轴向力臂腔和轴向位移放大腔，轴向力臂腔内设置有一端与轴向压电条相接触的轴向力臂7，轴向力臂7的另一端与设置在轴向位移放大腔内的轴向位移放大压电条8相接触。

进一步的，所述径向力臂腔的轴线分别垂直于径向凹槽和径向位移放大腔的轴线，且径向力臂腔内设置有径向力臂轴29，径向力臂5套设在径向力臂轴29上且能绕其转动；轴向力臂腔的轴线分别垂直于轴向凹槽和轴向位移放大腔的轴线，且轴向力臂腔内设置有轴向力臂轴30，轴向力臂7套设在轴向力臂轴30上且能绕其转动；当径向位移放大压电条6或轴向位移放大压电条8伸长时，必然对径向力臂5或轴向力臂7一端产生压力，径向力臂5或轴向力臂7绕轴向力臂轴29或轴向力臂轴30转动，从而使得其另一端朝相反方向运动，推动径向压电条或轴向压电条整体进行移动，从而构成类似杠杆原理的位移放大机构，使得位移放大效果更加明显。

现进一步阐述本发明位移放大的工作原理及过程；

径向位移放大过程：径向压电条与电机动子1之间形成紧配合的过程中，向径向位移放大压电条6施加高频电场，径向位移放大压电条6沿长度方向伸长，由于受径向位移放大腔的限制，径向位移放大压电条6向径向力臂5施加压力，使得径向力臂5一端发生位移，径向力臂5的另一端沿径向压电条的方向移动，进而推动径向压电条整体向电机动子1方向移动，从而增大径向压电条沿径向方向的位移，使得径向压电条与电机动子1之间形成紧配合；

轴向位移放大过程：轴向压电条推动径向压电条向左或向右移动的过程中，向轴向位移放大压电条8施加高频电场，轴向位移放大压电条8沿长度方向伸长，由于受轴向位移放大腔的限制，轴向位移放大压电条8向轴向力臂7施加压力，使得轴向力臂7一端发生位移，轴向力臂7的另一端沿轴向压电条的方向移动，进而推动轴向压电条整体向径向压电条方向移动，从而增大径向压电条沿轴向方向的位移，进而增大电机动子1向左或向右的运动距离。 

本实施例的其他部分与实施例1相同，在此不再赘述。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (5)

1.位移放大超声波直线电机，主要由设置有中心孔的电机定子、以及贯穿设置在中心孔内的电机动子（1）构成，其特征在于，所述电机定子主要由定子壳体、以及设置在定子壳体上的径向凹槽和轴向凹槽构成，所述径向凹槽和轴向凹槽分别沿中心孔呈径向设置和轴向设置；所述径向凹槽一端与中心孔相连通，且径向凹槽的左侧或右侧设置有与其相连通的弹簧凹槽；轴向凹槽位于径向凹槽的右侧或左侧，且与径向凹槽相连通；所述径向凹槽内设置有径向压电条，轴向凹槽内设置有轴向压电条，弹簧凹槽内设置有弹簧一；所述径向凹槽远离中心孔的一端还依次连通有径向力臂腔和径向位移放大腔，径向力臂腔内设置有一端与径向压电条相接触的径向力臂（5），径向力臂（5）的另一端与设置在径向位移放大腔内的径向位移放大压电条（6）相接触；所述轴向凹槽远离径向凹槽的一端还依次连通有轴向力臂腔和轴向位移放大腔，轴向力臂腔内设置有一端与轴向压电条相接触的轴向力臂（7），轴向力臂（7）的另一端与设置在轴向位移放大腔内的轴向位移放大压电条（8）相接触；所述径向压电条包括左径向压电条（2-1）和右径向压电条（2-2），轴向压电条包括左轴向压电条（3-1）和右轴向压电条（3-2），弹簧一包括左弹簧一（4-1）和右弹簧一（4-2），所述径向凹槽、设置在径向凹槽左侧的弹簧凹槽、设置在径向凹槽右侧的轴向凹槽、设置在径向凹槽内的左径向压电条（2-1）、设置在轴向凹槽内的左轴向压电条（3-1）、以及设置在弹簧凹槽内的左弹簧一（4-1）构成左驱动结构；所述径向凹槽、设置在径向凹槽右侧的弹簧凹槽、设置在径向凹槽左侧的轴向凹槽、设置在径向凹槽内的右径向压电条（2-2）、设置在轴向凹槽内的右轴向压电条（3-2）、以及设置在弹簧凹槽内的右弹簧一（4-2）构成右驱动结构；所述左驱动结构和右驱动结构均至少为一个；所述径向力臂腔的轴线分别垂直于径向凹槽和径向位移放大腔的轴线，且径向力臂腔内设置有径向力臂轴（29），径向力臂（5）套设在径向力臂轴（29）上且能绕其转动；轴向力臂腔的轴线分别垂直于轴向凹槽和轴向位移放大腔的轴线，且轴向力臂腔内设置有轴向力臂轴（30），轴向力臂（7）套设在轴向力臂轴（30）上且能绕其转动；所述径向凹槽远离中心孔的一端外凹构成卡槽，径向压电条远离中心孔的一端外凸构成卡块，所述卡块设置在卡槽内，且卡块靠近中心孔的一端端面与卡槽之间也设置有弹簧二（31）。

2.根据权利要求1所述的位移放大超声波直线电机，其特征在于，所述左驱动结构为4个，且分为两组，每组的两个左驱动结构沿中心孔对称设置；所述右驱动结构为4个，且分为两组，每组的两个右驱动结构沿中心孔对称设置。

3.根据权利要求1所述的位移放大超声波直线电机，其特征在于，所述径向压电条、轴向压电条、径向位移放大压电条（6）和轴向位移放大压电条（8）均通过电源线（9）与外部电源相连。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的位移放大超声波直线电机，其特征在于，所述中心孔的内壁上镶嵌有若干个滚珠（28），所述电机动子（1）的外圆沿轴向设置有与滚珠（28）位置相匹配的滑槽。

5.基于权利要求1-4所述任一项的位移放大超声波直线电机的工作方法，其特征在于，包括左驱动过程和右驱动过程，其中：

左驱动过程：电机初始状态下，向其左驱动结构中的左径向压电条（2-1）施加高频电场，左径向压电条（2-1）沿长度方向伸长，由于受径向凹槽的限制，左径向压电条（2-1）向电机动子（1）方向伸长，左径向压电条（2-1）与电机动子（1）之间形成紧配合；然后向位于左径向压电条（2-1）右侧的左轴向压电条（3-1）施加高频电场，左轴向压电条（3-1）沿长度方向伸长，由于受轴向凹槽的限制，左轴向压电条（3-1）向左径向压电条（2-1）方向伸长并施加压力，从而推动左径向压电条（2-1），进而带动电机动子（1）向左侧移动；驱动结束后，去除左径向压电条（2-1）和左轴向压电条（3-1）的高频电场，左径向压电条（2-1）和左轴向压电条（3-1）恢复常态，且在左弹簧一（4-1）的作用下，移动到最右侧；

右驱动过程：当电机动子（1）左移到极限位置后，向右驱动结构中的右径向压电条（2-2）施加高频电场，右径向压电条（2-2）沿长度方向伸长，由于受径向凹槽的限制，右径向压电条（2-2）向电机动子（1）方向伸长，右径向压电条（2-2）与电机动子（1）之间形成紧配合；然后向位于右径向压电条（2-2）左侧的右轴向压电条（3-2）施加高频电场，右轴向压电条（3-2）沿长度方向伸长，由于受轴向凹槽的限制，右轴向压电条（3-2）向右径向压电条（2-2）方向伸长并施加压力，从而推动右径向压电条（2-2），进而带动电机动子（1）向右侧移动；

重复上述左驱动过程和右驱动过程，电机动子（1）即相对于电机定子进行连续的直线往返运动；

还包括以下步骤：

径向位移放大过程：径向压电条与电机动子（1）之间形成紧配合的过程中，向径向位移放大压电条（6）施加高频电场，径向位移放大压电条（6）沿长度方向伸长，由于受径向位移放大腔的限制，径向位移放大压电条（6）向径向力臂（5）施加压力，使得径向力臂（5）一端发生位移，径向力臂（5）的另一端沿径向压电条的方向移动，进而推动径向压电条整体向电机动子（1）方向移动，从而增大径向压电条沿径向方向的位移，使得径向压电条与电机动子（1）之间形成紧配合；

轴向位移放大过程：轴向压电条推动径向压电条向左或向右移动的过程中，向轴向位移放大压电条（8）施加高频电场，轴向位移放大压电条（8）沿长度方向伸长，由于受轴向位移放大腔的限制，轴向位移放大压电条（8）向轴向力臂（7）施加压力，使得轴向力臂（7）一端发生位移，轴向力臂（7）的另一端沿轴向压电条的方向移动，进而推动轴向压电条整体向径向压电条方向移动，从而增大径向压电条沿轴向方向的位移，进而增大电机动子（1）向左或向右的运动距离。

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