旋转型行波超声电机具有体积小、低速大转矩、无电磁干扰等优点,在精密仪器仪表、航天、医疗、机器人等高新技术领域中具有广阔的应用前景。利用等效电路建模是研究超声电机一种非常有效的方法。但目前大多数的等效电路模型都是仅针对电机定子的,没有综合考虑电机压电耦合效应以及定、转子间的摩擦耦合情况,因此并不可靠,也不能为电机驱动电路的设计提供依据,本文提出一种超声电机完整的等效电路模型,使其能够正确反映电机的动力响应特性并指导电机驱动电路的设计。本文在详细分析定子压电陶瓷激振和定、转子间摩擦传动过程的基础上,分别推导定、转子的运动Lagrange方程及压电陶瓷电流方程,利用机电类比建立完整的超声电机等效电路模型。该模型能够反映压电陶瓷的逆压电效应及介电特性,定、转子的机械运动特性和摩擦接触特性,具有明确的物理意义,能够反映整个电机系统的功率流动情况。参数辨识是应用等效电路模型的一个重要方面,本文提出了获取模型中各参数的方法,即首先测量单定子的导纳以获得模型中定子部分相关参数,然后由摩擦层和转子材料特性参数估算模型中相关元件的值,并对模型进行简化,最后计算电机输出功率和摩擦损耗,并进行修正。这种参数辨识方法保证了等效电路模型的准确性。在等效模型基础上,设计驱动电路中的参数,包括变压器匝比和谐振电感的值,并进行实验验证,实验结果证明了等效电路模型及参数辨识方法的正确性和有效性。在现有的超声电机驱动电路中,开关管工作在硬开关状态,存在很大的电流尖峰。本文提出一种改进的驱动电路拓扑,在驱动变压器原边并联一个电感,使驱动电路逆变桥的负载性质由容性转变为感性,实现开关管的零电压开关,可以消除其电流尖峰,提高驱动电路的效率。该外并电感可用变压器的激磁电感代替,因此实现方法简单。构建电机的速度闭环控制系统,采用PI控制,通过调节驱动频率来改变电机转速。实现不同负载转矩情况下电机的闭环调速控制,明显改善电机的机械特性。