针对单定子三自由度超声电机,该文从其运动机理、基于机电耦合的动力学模型、结构动力学设计、实验、电机的驱动及其控制等方面进行了深入系统的研究,主要内容如下：1、简要介绍了国内外超声电机的研究历史、特点及其应用前景;对现有的超声电机进行了分类.详细介绍了国内外已研制和正在研制的几种多自由度球形超声电机的结构、原理、性能和特点及应用前景.2、首次对单定子三自由度超声电机的运动机理进行了深入系统的分析,论述了影响该类电机运动性能的因素,为研制该类电机提供了理论基础.3、运用压电学理论和Hamilton原理建立了定子的结构动力学模型,优化设计了直径20mm和45mm两种电机定子.4、总结了该类超声电机的设计过程.5、运用能量观点和首次利用有效机电耦合系数判定了压电陶瓷元件在纵向振动模态和变曲振动模态中安放位置.6、对兰杰文振子的安装工艺作了实验研究.7、在国内首次成功研制了两台单定子三自由度超声电机,并进行了扫频和振型测试等实验研究.8、首次在国内设计并制作了应用于直径45mm单定子三自由度超声电机的两自由度运动信号检测系统及驱动电路.首次采用逐点比较法+模糊控制略首次对该电机进行了位置控制和轨迹控制,取得了较好的结果.