超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是近二十年来发展起来的一种新原理微型电机,该类电机不同于传统的电磁感应电机,它是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动,借助弹性体谐振放大,通过摩擦耦合使运动体产生旋转或直线运动。这种电机具有结构紧凑、响应快、低速大力矩、不受电磁干扰、断电自锁等优点,在微型机械、机器人、精密仪器、家用电器、汽车、航空航天等方面有着广泛的应用前景。二十多年来超声波电机的研究取得了很大的进展,有些机型已经逐步产业化。为了适应超声波电机推广应用和产业化发展的需要,必须加强电机驱动控制技术的研究工作。目前,小型化、通用化、高性能的驱动电源和简单、实用的控制技术已成为国内外研究的热点。本文总结了国内外关于超声波电机的驱动控制技术以及其驱动电源的设计理论与经验,分析了电机的阻抗特性及其谐振频率漂移的影响因素。在此基础上,本文提出了基于保持电机驱动电压、电流间相位差恒定不变的频率跟踪方法,设计了一种新型的超声波电机驱动电源。本文开展的主要研究工作如下:(1)简要介绍了超声波电机的基本原理、独特优点、发展历史以及本论文的选题意义和主要内容。(2)分析了超声波电机的阻抗特性,在此基础上研究了电机频率漂移的原因及不利影响,总结了各种实现频率跟踪的方法。(3)在理论分析的基础上,提出了基于保持超声波电机驱动电压、电流间相位差恒定不变的频率跟踪方法,该方法可以由锁相环CD4046实现。(4)对所设计的超声波电机驱动电源进行实验,从实验结果可知该电源能够有效地驱动电机,并且频率跟踪的效果较好,电机转速的变化可稳定在4%左右。