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直线压电电机以定位精度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点在光学仪器、精密平台、航空航天等高端技术领域展现了广阔的应用前景。近年来,非共振式直线压电电机以加工要求不高、精度高、稳定性好等优点得到了很快的发展,但仍存在大行程与高精度的矛盾问题。为解决直线压电电机在大行程内高精度和稳定性好的问题,利用压电叠层输出力大、振幅大且稳定性好的优点,本课题提出了基于差动摩擦驱动原理的直线压电电机,实现了非共振状态下大行程内高精度的摩擦驱动。本文的主要研究内容和成果包括:(1)比较和分析超声电机和非共振式直线压电电机的发展趋势,分析压电叠层的电学特性和机械输出特性,为压电叠层作动系统的柔性机构的设计提供参考。(2)研究压电叠层作动系统的动态特性,根据作动系统的设计理论,以提高压电叠层的机械输出特性为目标,提出三种用于压电叠层作动系统的柔性机构。研究表明:双侧平行悬臂柔性机构更有利于保护压电叠层不被破坏,且能够更好地发挥压电叠层输出性能。(3)基于差动摩擦驱动原理,提出单足非共振摩擦驱动原理直线压电电机,并提出了一种非对称电激励方式。研究差动驱动原理电机的工作原理,提出具有输出位移解耦特性的定子驱动足,并设计单足非共振摩擦驱动型直线压电电机的结构。实验结果表明:电机可以在1Hz~400Hz频率范围内稳定运行,实现了宽频域特性;电机样机行程达200mm,位移分辨率最小为11nm,实现了大行程内高精度和稳定性好的目标。(4)基于单足直线压电电机良好的机械输出特性,提出了双足非共振摩擦驱动原理直线压电电机。实验结果表明:双足电机可以在10Hz~1200Hz频率范围内稳定运行,最大输出力达5.3N,双足电机样机的速度范围为1.03μm/s~609.6μm/s。总之,本课题提出的差动摩擦驱动原理直线压电电机机械输出特性良好,电机稳定性好,对工作环境要求较低,实现了宽频域、大行程、高精度的研究目标。