压电马达是通过压电体的压电振动把电能转化为机械能的新型换能机构。由于其具有结构简单、驱动可靠、反应灵敏、无电磁干扰等优点，多年来得到了广泛而深入的研究，新原理新结构的压电马达层出不穷。但是目前研究和应用的压电马达多为接触式压电马达，这种马达是依靠定子和转子间的摩擦力来驱动的，因此存在一些问题：(1)摩擦损耗会产生热量，降低了马达的工作效率和寿命：(2)定、转子间的表面接触限制了马达转速的提高，所以其应用领域受到了一定的限制。 本课题围绕非接触压电微马达展开了研究工作。主要研究了定、转子间非接触驱动原理；利用有限元法和等效电路方法对非接触压电微马达进行了理论分析和计算，优化了马达的结构；通过微细加工工艺制作非接触马达样机，测试了马达的输出性能。 以有限长杆上激励出行波的推导为基础，分别推导出了圆盘结构下单组和多组压电陶瓷在圆盘定子上激励出行波所必须的激励电源的相位条件。接着从非线性声学现象出发，以声流驱动和声辐射压力驱动为基础分别探讨了非接触压电驱动的机理。得出在振子产生的边界层内超声波非接触驱动的主要为声流驱动，而在边界层外是由壁面行波产生的斜向声辐射压力驱动。其产生条件为：仅当壁面行波的前进速度大于声速时，才能够驱动转子转动。 利用有限元软件ANSYS，基于旋转式行波压电微马达，建立了圆盘型定子(包括压电陶瓷和金属弹性体)有限元模型，首先对定子进行模态分析，确定定子的振动频率和相应的振型；其次在考虑压电陶瓷的逆压电效应基础上，模拟定子在高频驱动信号下的动态响应特性，探讨了定子的谐振频率和位移响应特性。结果表明：随着驱动电压的增加，表面振幅呈随线性增加，和实验测出的结果吻合很好，从而验证了有限元计算的准确性，为压电微马达的优化设计提供了理论依据。 通过压电方程推导出等效电路中的力因子，得出力因子不仅与压电陶瓷的尺寸和性能有关系，还和粘结在压电陶瓷上的金属薄片性能有关系。并利用等效电路模型分析了不同振动模态下压电振子的机电耦合系数、品质因数及其在共振频率下的振幅。结果表明：随着振动阶数的增加，它们都随之增大。在驱动电路上，由于超声波驱动属于容性负载，可采用并联或串联一电感来进行合理的阻抗匹配，从而提高驱动器的输出效率。 在优化设计的基础上，结合了UV-LIGA工艺研制了一种圆盘型非接触压电微马达。对微马达进行了调压调速、调频调速和调相调速测试。利用激光位移传感器对转子的悬浮高度进行了非接触测量，测得在20V下三叶片转子和六叶片转子的悬浮高度分别达到269μM和162μm。并采用在转子对称的两端施加力偶的方法来测量马达的输出力矩，输出力矩随转速的增加而线性降低，当转速为600rpm时输出力矩约为6μN·m。 通过对转子结构的优化，即叶片的厚度、半径和宽度的优化，得到最佳的三叶片转子和六叶片转子的叶片宽度分别是6mm和4mm，它们的半径都是6mm，最高转速分别为3569 rpm和299l rpm。另外，利用定子高阶振型驱动马达转子，能明显提高马达的旋转速度，但这要考虑压电陶瓷分区极化的实际制作能力。 本课题还提出了一种新颖的基于非对称电极驱动的非接触压电微马达。利用理论方程推导了该电极激励周向行波的条件。通过样机的制作和性能测试。实验测得三叶片转子在共振点处达到5143rpm，当转速为600rpm时输出力矩为102νN·m,因而输出特性都明显优于对称电极驱动的马达。从而进一步拓宽了马达的应用范围。