Abstract
超音波馬達(Ultrasonic motor,USM) 的研究近年來備受各界矚目，它具有低速、高轉矩、高制動性能與不受電磁干擾等特性，因此在傳統電磁式(Electromagnetic)馬達不適合應用的地方，及使用環境或空間有特殊要求時，超音波馬達具有相當大的發展潛力。本論文嘗試利用壓電蜂鳴片(Buzzer)作為驅動元件，利用金屬背板上釘螺釘造成波動改變，使得壓電蜂鳴片變形的原理，發展出一新型超音波馬達，稱為"側推式超音波馬達"(Edge-driving type USM)。此馬達具備結構簡單、價格低廉及輕薄短小的優點，定子與轉子機構可分開獨立設計，對應用場合具有相當大的彈性。因此極具研究價值。 本文首先說明側推式超音波馬達的工作原理與馬達原型機的製作。接著探討馬達驅動電路設計，本馬達使用單相、低電壓(十幾伏特)電源驅動，有別於傳統兩相、高電壓(100V以上)的驅動電路。超音波馬達的特性分析則在決定馬達適當的正、反轉驅動頻率；馬達定子阻抗的量測，有助於驅動電路設計及等效電路驗證；以及藉由系統鑑別的方法推導定子等效電路，並分析等效電路的正確性與特性。 最後在控制器設計與實驗方面，首先針對側推式超音波馬達做轉速與溫升特性的量測，根據量測的結果加以分析比較。馬達轉速控制則依據量測的結果，採用數位式PID控制器在個人電腦(PC)上實現，並對馬達轉速控制的實驗結果提出分析與討論。