创投大咖说 ｜ 专访中国科学院院士赵淳生：超声电机助力国家航天发展

　　2022年12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱成功着陆。神舟十四号载人飞行任务取得圆满成功，彰显了我国在航天科技领域的强大实力。在众多航天电气设备中，超声电机由于不受太空电磁辐射的影响，并能在温差变化剧烈的环境下保持良好的机械特性，得到了广泛的应用。南京市创新投资集团邀请到了中国科学院院士、南京航空航天大学教授赵淳生，以他长期的从业经验和专业视角，解读这种微特电机的技术和发展方向。

　　

　　赵淳生，著名机械工程专家，中国科学院院士，南京航空航天大学教授、博士生导师。赵淳生院士是我国超声电机的奠基人、超声电机技术领域最早和最全面的研究者之一。

　　长期从事振动工程理论和应用研究，在超声电机运动机理、机电耦合模型、结构参数优化设计、驱动与控制技术等方面提出了系统的理论和设计方法。授权国家发明专利60余项，发表学术论文400多篇，获得国家技术发明二等奖2项、国家科技进步三等奖1项。先后荣获“何梁何利基金科技进步奖”、国际“超声电机终生成就奖”和“超声电机技术杰出贡献奖”、“全国先进工作者”、“最美科技工作者”等荣誉奖项。

　　南京市创投：赵院士30年如一日研究超声电机，实现了多个“零”的突破，打破了国外在该领域的技术垄断。请问赵院士当初为什么选择研究这个领域？

　　赵淳生：我在1993年在美国麻省理工学院（MIT）做访问学者，一个偶然的机会听了一场关于“超声电机的发展和应用”的报告，报告人提到美国宇航局与MIT要联合研制火星探测器上用的超声电机。我第一次听到“超声电机”这个新名词，感觉在我国航天器上也一定有用，于是决定转变研究方向，搞中国人自己的超声电机研究。1994年我带着大量资料和元器件一共五大箱，独自回国。带的材料实在太多了，最后只能从波士顿海运，辗转香港才运到了南京。回国后向南航借了经费买了一台计算机和打印机，带着团队开始研究超声电机。干了不到一年时间，研究出了我国第一台能够实际运转的行波型超声电机。

　　南京市创投：超声电机有哪些特点？

　　赵淳生：超声电机与传统的电机不同，超声电机无绕组和磁极，利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。超声电机不受电磁干扰，可以实现超低转速下的大力矩应用，而且定位非常精确。此外，超声电机还具有重量轻，体积小，行程无限制等特点。

　　南京市创投：超声电机有哪些应用？

　　赵淳生：超声电机在轿车电器、精密仪器仪表、工业控制系统、航空航天等领域都有着广泛的应用前景。我们研制的超声电机，从最初的行波旋转型的，已发展成系列产品，包括3个旋转型、1个直线型超声电机系列。旋转型包括 TRUM 圆板式BTRUM 圆杆式、CTRUM 空式等几种，直径最大120毫米，最小的只有2毫米。其中TRUM系列超声电机性能指标达到国际先进水平，部分产品已在核磁共振注射器、蛋壳强度检测器、三关节机械手、扫地机器人、机翼颤振试验系统、安全控制系统、跟踪监控系统、激光系统镜架姿态调整、细胞穿刺、“嫦娥三号”“嫦娥四号”“墨子号”科学卫星等中得到应用；有些产品正在应用于武器装备、人造卫星、“嫦娥五号”和惯性核聚变点火工程。

　　南京市创投：在“嫦娥”系列卫星上是如何应用超声电机的？

　　赵淳生：当初在“嫦娥三号”项目中，航天研究院想用国产超声电机作为光谱仪的驱动与控制。我认为是个难得的机会，当即拍板一定要接下这个任务！当时在材料和工艺上遇到许多问题，尤其月球上有一些极端环境，要电机去适应。为了研制这款超声电机，我们做了上千次试验，对月球工作环境的试验就有300多次，包括复杂的极端环境试验、辐射试验等。最终，我们的电机用在了月球车上，专门用于光谱仪驱动和控制，它决定了光谱仪的“快门”何时打开让光线进入，何时关上以防止月尘。

　　南京市创投：超声电机技术和产品应如何实现产业化？

　　赵淳生：比起院士头衔，我更看重的是科学研究成果的产业化。我们依托南航精密驱动研究所成立了“超声电机国家地方联合工程实验室”。这个联合工程实验室是国内首个，也是唯一的国家级超声电机技术孵化器，将着力建成超声电机中试生产线和国家级超声电机检测中心，打造超声电机及其应用系统集成与创新基地、成果推广基地、工程测试与检测标准化基地和人才培养基地。实验室的设立推动了超声电机技术成果的应用，带动了产业的发展。实验室还孵化了智能制造装备公司（指南京思来机器人有限公司），并推动压电精密驱动技术在智能制造领域应用。

　　南京市创投：超声电机产业化上取得了哪些成果？

　　赵淳生：我们攻克了特种超声电机结构灵活设计、高可靠贮存/服役、特殊工况下高精度速度和位置控制等关键技术，形成了我国自主可控的超声电机技术和知识产权。此外，我们成立了航达超控公司，面向高端装备等领域进行超声电机技术的转化和销售。除了探月工程、空间激光通信等应用外，我们利用超声电机低速大力矩、高精度控制及没有电磁场等特点，将其应用在高端医疗装备上。例如在核磁共振设备上，超声电机没有电磁场，已成为核磁共振医疗设备中的执行电机，而我们研制的超声电机已经可以取代日本新生公司的产品，达到国际一流的水平。此外，思来公司现在是瞪羚企业和国家级高新技术企业，还获得了南京市产业基金的投资。思来公司为实验室建成了国内首套超声电机智能装配和检测生产线，生产线上使用了自主研发的精密驱动、机器视觉和数字孪生等技术，我们要在南京生产出成千上万的超声电机，打进、占领国际市场。

　　南京市创投：超声电机的产业化是非常艰难的，赵院士有哪些经验可以传授给创业中的年轻人？

　　赵淳生：在超声电机产业化的道路上，确实遇到了一些困难。那怎么办？是到此为止，还是继续走下去？毫无疑问，一定要走下去。2016年在半年的时间里，我连续与三十多家单位洽谈合作，每一家都亲自去谈；同时，不失时机地宣传超声电机，曾经当面向李强书记（时任江苏省委书记）详细汇报过超声电机在科研、生产和国防上的应用情况。除了坚持，另外重要的一点是诚信。做人、做事、做学问，如果不讲诚信，终会害人害己害社会。我亲身经历的学生、合伙人不诚信的事情；如果不诚信成为社会的通病，将严重阻碍社会和经济的发展。

　　南京市创投：赵院士曾被确诊患有肺癌和胃癌，接受了两次癌肿切除手术和六次化疗。现在身体健朗，85岁高龄还在一线指导科研工作。

　　赵淳生：在2000年12月2日，我被确诊患上肺癌。当时超声电机刚试制成功，下面还有很多事情要做；我主要考虑的是如果出现意外，那刚刚成立的超声电机研究中心谁来管？我不能让吃了这么多的辛苦，好不容易才组建起来的科研小组和研究中心就这样垮掉。只要有一线生的机会，我都不能放弃。当时我迅速做出了第二个决定，那就是配合医生尽快治疗，12月5日就手术。在术后4个月的复查中，又被查出胃癌，随后进行了一系列手术和治疗，摘除了肿瘤和三分之二的胃。我女儿问我是要命还是要超声电机？我说我两个都要。