超声波电机驱动研究

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超声电机的驱动系统

三超声电机的驱动电路
如图3，电路主要包含四部分模块: 1，信号的产生 2，信号的放大
3，功率的移相
4，信号的输出
1，信号的产生
是由L1,L2和C5组成的振荡回路产生。
2，信号的放大
是由一个反馈从放大器的集电极通过一个电容 C2接回LC振荡回路实现的，经过放大后输出单相电路，如图4所示。
超声电机是利用逆压电效应,逆压电效应是在压电材料的相应部位间加上电压,产生一定的电荷分布,材料会发生相应的形变, 在此种压电材料上加上某种特定频率的交变正弦信号,材料就会产生随所加电压的变化规律而变化的机械形变,这种机械形变推动周围介质振动,产生疏密相间的机械波. 如果其振动频率在超声范围,这种机械波就叫超声波。
3，信号的移相
将振,对输入信号产生了 180度的移相,从而我们得到了两路电压峰峰值相等,相位相差的信号,如图5. NPN共射晶体管Q6和其他相关元件实现。
4，信号的输出
振荡电路信号正振荡电路产生的初始信号为了得到电压峰峰值比较高的超声信号,需要使用了所谓推挽式的逆变电路,即图3中由4对大功率的达林顿管 Q2、Q3、Q4、Q5组成2组信放大电路 (Q2和Q5一组,Q3和Q4一组).将前面所得到的2路相差为180度的信号用来控制这两组信号放大电路的导通和关断. 因此当Q2和Q5导通,Q3和Q4关断时输出交流电压的正半周;当Q3和Q4关断Q2和 Q5导通时输出交流电压的负半周所以 Q2、Q5和Q3、Q4轮流导通时,在小型升压变压器两端就可以得到交流电压信号(图6).
一超声电机的动力
超声电机不像传统的电机那样，利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩。超声电机则是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。在这种新型电机中，压电陶瓷材料盘代替了许许多多的铜线圈。

基于谐振升压的超声波电动机驱动系统研究

ｔｒ－ｆｏＳＥｅｅｇ－ｓｓｏｅｎｅｅｓｄｕｉｇｔｅｉｄｃｏ．ｔｍａｅｉｕｔｏｋｉｈｅｏａｔｓｔ．ｎｏｄｒｕｎｏｆＭＯＦＴ，ｎｒｙｗａｔｒｄａｄｒｌａｅｓｈｕｔｒＩｎｎｋｓｃｒｉｗｒｎｔｅｒｓｎｎｔｅＩｒｅｃａｔｅｔｎｈｏｋｎｆ，ｏｉｒｖｈｎｒｙｅｆｉｎｙ，ｎｏｒｄｃｈｐｎｎｏｓａｔｃｎｌｇａｄＺｒ－ｌｏｘｅｄｔｅｗｒｉｇｌｅｔｍｐｏｅｔｅｅｅｇｆｃｅｃａｄｔｅｕｅｔｅｏｅｉｇｌｓ，ｅｈｏｏｙｎｍｅｅｏＶｏｔｉｉ —
（ｏｔｅｓＵｉｒｔ，ａｊｇ２９，ｈｎ）ＳｕｈａｔＡｓｔｅｒｑｉｍｅｔｏｏａｔｓｚｆｔｅｕｔａｏｉｔｒｄｉｅ，ｅｏａｃｔｐｕｉｕｔｆｒｔｅｄｉｅｓｒｃ：ｈｅｕｒｎｆｍｐｃｉｅｏｈｌｓｎｃｍｏｏｒｖｒａｒｓｎｎｅｓｅ－ｐｃｒｉｏｈｒｅｃｒｃｖ
０引
言
１方案设计
整个超声波电动机的驱动系统结构如图１所示，系统由三个部分构成：一是控制系统；是主电二路升压逆变电路；是整个电路的电源系统。三
超声波电动机需要高频电压来驱动，实现的方
法大致有两类：一类是利用开关电源技术，由逆变来

超声波电机的研究1

负载
项目实施方案、预期目标及经费预算

超声波电机的发展背景
20世纪年代世纪60年代世纪年代——超声电机的提出阶段超声电机的提出阶段苏联 1964年，在基辅学院有学者提出超声电机的理论模型，自此超声电机的研究工作宣告开始。
60年代末年代末~70年代末年代末——超声电机的初级发展阶段年代末年代末超声电机的初级发展阶段

优良的控制性能
电机运动部件（转子）惯性小，响应快（毫秒级）控制性能良好。
250 位 200 移 150 100
电动电动
电动
动动
电性的
/mm
50 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 响应 /s

LOGO
超声波电机的研究与设计
——秦波，王一，吴茂昌

申请理由
秦波, 获三等奖学金两次，参加过基础学院组织的CAD建模培训，参加学院组织的新思路科技创新比赛之旋转小车并获一等奖，步行机器人培训及丛德宏老师指导的机器人竞赛选修课，参加了机械创新大赛。
王一，二等奖学金三次，沈阳机床奖学金一次。参加过基础学院CAD 建模培训及比赛，计算机竞赛（三等奖），新思路科技创新比赛之旋转小车并获一等奖，也参加过机器人培训及丛德宏老师指导的机器人竞赛选修课。精通AutoCAD，擅长编程，了解Solidworks，Matlab及 anysis有限元分析。
驱动超声波电机需要对定子上的压电陶瓷元件施加一定功率的电信号,驱动器的优劣关系到超声波电机的输出性能和应用
第三阶段
超声波电机驱动方式的设计
采用有限元法对定子与转子动力特性进行分析,建立定子的机电耦合模型,借此再结合 Matlab进行结构的优化设计

一种超声波电机驱动电源的研究

频率范围内的机械振动（率 ≥ ２Ｈｚ，后将定频０ｋ）然子的微观变形通过摩擦耦合放大为动子的宏观运动。超声电机具有运行无噪音、功率密度、大不受磁
场干扰、可断电自锁等特点，因此自问世以来发展迅速。目前它已被成功应用于航空航天、微机电系统、
（．ＩｓｉｔｆＥｅｔｃｌＥｇｎｅｉｇＣｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｎｅ，Ｂｉｎ０００ｈｎ；１ｎｔｕｅｏｌｒａｎｉｅｒ，ｈｎｓａｅｆｉｃｓｅｊｇ１０８，ＣｉａｔｃｉｎＳｅｉ２ＧｒｄａｅＵｎｖｒｉｆｈｎｓａｅｆＳｉｎｅ，Ｂｉｎ００９Ｃｈｎ）．ａｕｔｉｅｓｙｏｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｓｅｉｇ１０４，ｉａｔＣｊＡｂｔａｔＴｈｓｐｐｒｐｅｅｔｈｒｖｎｒｎｉｌｆｕｔａｏｉｍｏｏ，ｗｉｈｔｅｄｓｇｆｄｉｉｇｐｗｅａｅｓｒｃ：ｉａｅｒｓｎｓｔｅｄｉｉｇｐｉｃｐｅｏｌｒｓｎｃｔｒｔｈｅｉｎｏｒｎｏｒｂｓｄｖｏｔＴｏｔｉｐｗｅ，ｅｐｃａｌｏｆｅｕｎｙｄｖｓｏｎｉ．ｈｓｏｒｓｅｉｌｔｒｑｅｃ－ｉｉｉｎ，ｐａｅｓｉｔｎｏｒｍａｎｆａｉｎ，ｔｅａｔｌｎｌｚｓｔｅｙｈｓ－ｈｆｄｐｗｅ－ｇｉｉｔａｃｏｈｒｉｅａａｙｅｈｃｃｒｕｔｏｈｓｐｗｅｎｄｔｉＡｔｌｓ，ａｅｇｖｎｅｐｒｅｔｌｒｓｌｓｗｈｃｏｎｕｕｔｅｅｅｒｈｄｒｃｉｎｏｉｃｉｆｔｉｏｒｉｅａｌ．ａｔｒｉｅｘｅｉｎａｅｕｔｉｈｐｉｔｏｔｆｒｈｒｒｓａｃｉｅｔｆｍｏ

行波型超声波电机及其研究

行波型超声波电机及其研究超声波电机是一种新型的电机，它利用超声波的振动来驱动机械运动，具有高效率、高精度、低噪声等优点，成为了近年来研究的热点之一。

行波型超声波电机是其中的一种，其特点是具有较大的运动范围和较高的速度，而且可以实现线性和旋转运动，因此在机器人、精密加工、医疗设备等领域有广泛的应用前景。

一、行波型超声波电机的工作原理行波型超声波电机由振荡器、行波器和负载组成。

振荡器产生高频的电信号，通过行波器将电信号转换成超声波，超声波作用于负载上，使其产生机械运动。

行波器是行波型超声波电机的核心部件，它将电信号转换成超声波，并将超声波传递到负载上，其结构如图1所示。

图1 行波器的结构行波器由压电陶瓷片和金属板组成，压电陶瓷片是电能和机械能转换的元件，当施加电场时，压电陶瓷片会发生形变，产生超声波。

金属板是行波器的传导部分，它将超声波从压电陶瓷片传递到负载上。

行波器的工作原理是利用压电效应和声波在介质中的传播特性，将电信号转换成超声波，并将超声波传递到负载上，从而实现机械运动。

二、行波型超声波电机的优点1. 高效率行波型超声波电机的效率比传统电机高，因为它不需要机械传动，直接利用超声波的振动来驱动机械运动。

在高速运动时，行波型超声波电机的效率更高，可以达到90%以上。

2. 高精度行波型超声波电机的精度很高，因为它可以实现微小的运动，且不会受到机械传动误差的影响。

在精密加工、医疗设备等领域有广泛的应用。

3. 低噪声行波型超声波电机的噪声很低，因为它不需要机械传动，避免了机械传动带来的噪声。

在医疗设备、音响设备等领域有广泛的应用。

4. 大运动范围行波型超声波电机的运动范围可以很大，可以实现线性和旋转运动，且速度较快。

在机器人等领域有广泛的应用。

三、行波型超声波电机的应用1. 机器人行波型超声波电机可以实现线性和旋转运动，且速度较快，因此在机器人的关节上有广泛的应用。

行波型超声波电机还可以用于机器人的手臂、爪子等部件，实现精密的抓取和放置。

微型超声电机驱动及其优化研究

ＡｂｔａｔＩｒｅｒｅａｍｎｔｅｕｔｓｎｃｍｔ（Ｓ，ａｄｒｃｃｒｎｏｓｒｗｓｄｓｎｄｓｒｃ：ｏｄｒｏｄｉｉｉｐｌａｏｉｏｏＵＭ）ｉｔｕｒｔＢｏｔａｅｉｅ，ｎｔｖｙｒｒｅｅｅｇ
ＲｅｅｒｈｏｉｒｄｒｖｒａｄｉｐｉｉａｉｎｆｒｍｉｉｙｅＵＳｓａｃｎｍｃｏ・ｉｅｎｔｏｔｍｚｔｏｏｎｔｐＭｓ
ＰＡＮｏｇ，ＬＩＨｕ —ｅｇ，ＳｎａｆｎＨＵＡＮＧｅ — ｉｇＷｉｑｎ
（ｒｃｉｎＤｉｎａｏａｒ，ａｊｇＵｉｅｓｙｏｅｏａｔｓａｄＡｔｎｕｉ，Ｎｎｉｇ１０６ＣｉａＰｅｉｏｒｉｇＬｂｒｔｙＮｎｎｎｖｒｉｆｒｎｕｉｎｓｏａｔｓａｊ０１，ｈ）ｓｖｏｉｔＡｃｒｃｎ２ｎ
５．％，高了驱动效率；所设计的优化后的驱动器用于某微小型超声电机，２２提将电机运转良好。
关键词：超声电机；电陶瓷；驱动器；型化；化压微优
中图分类号：Ｍ３；Ｎ７７２Ｔ２Ｔ８．文献标志码：Ａ文章编号：０７４９（０１０ — ０５４１０ — ４Ｘ２１）３０６ —０
动电路，分析了驱动电路电压波形参数对驱动性能的对所设计的电路进行仿真验证。针对电机驱动电路Ｘ作中的低效率。行优化设计，计专－－进设用放电回路，进行仿真和实验对比。实验结果发现优化后驱动电路消耗功率是优化前的并

一种旋转—直线运动的两自由度超声波电机的研究的开题报告

一种旋转—直线运动的两自由度超声波电机的研究的开题报告一、研究背景和意义目前，随着机器人、智能家居以及智能移动设备等领域的普及，超声波电机在自动化领域中逐渐成为了广泛应用的一种新型驱动技术。

与传统的电机相比，超声波电机具有转矩大、效率高、响应快、精度高等优势，并且具有低电磁干扰、体积小等特点。

在机器人、智能家居等自动化应用中，超声波电机的两自由度运动可以实现机构的多种复杂运动模式，使机器人的动作更加灵活且具有更高的准确性，因此超声波电机的研究和应用有着重要的意义。

二、研究目标本文的研究目标是设计一种具有旋转和直线运动两自由度的超声波电机，并探索其在自动化领域中的应用。

三、研究内容1. 超声波电机原理和分类学习，选定一种适合设计的超声波电机类型；2. 设计出一种具有旋转和直线运动两自由度的超声波电机，包括结构设计、动力学分析等；3. 制造并测试设计的超声波电机，并对其性能进行评估；4. 探索超声波电机在自动化领域中的应用，如机器人、智能家居等，并进行实验验证。

四、预期成果完成本研究后，预期可以得到以下成果：1. 设计出一种具有旋转和直线运动两自由度的超声波电机，并制造成功；2. 评估设计的超声波电机性能，并分析其优缺点；3. 探索超声波电机在自动化领域中的应用，并进行实验验证。

五、研究方法本文将采取以下研究方法：1. 理论学习，学习超声波电机原理、分类和应用等相关知识；2. 结合已有研究成果和实际需求，选定一种适合自动化领域的超声波电机类型，并进行结构设计、动力学分析、特性参数计算等工作；3. 制造出设计的超声波电机，并进行性能测试和评估；4. 探索超声波电机在自动化领域中的应用，并进行实验验证。

六、研究计划本研究计划总共耗时12个月，具体安排如下：第1-3个月：学习超声波电机相关知识，选定研究方向。

第4-6个月：进行超声波电机结构设计，包括动力学分析、特性参数计算等。

第7-9个月：制造设计的超声波电机，并进行性能测试和评估。

超声波电机谐振驱动电路仿真与实验研究

中图分类号：Ｔ５．Ｍ３９９文献标志码：Ａ文章编号：１０．８８２１１３０４ —３０１６４（０００ —０５０
ＲｅｅｃｎｓｎｎｔＤｒｖｒｕｔＳｍｕａｉｎａｐｅｉｎｏｔａｏｃＭｏｏｓａｒｈｏＲｅｏａｉｅＣｉｃｉｉｌｔｏｎｄＥｘｒｍｅｆｕｌｒｓｎｉｔｒ
Ｋｅｏｄｓ：Ｕｌｒｓｎｃｍｏｏ；ＬＣｒｓｎｎｅ；ＤｒｖｒｕｔｙＷｒｔａｏｉｔｒｅｏａｃｉｅＣｉｃｉ
０引言
目前，超声波电机驱动控制器的体积较大，
在一些应用中受到很大的限制。文献［］１根据电机的容性负载特性，通过简化超声波电机的等效电路，提出了利用ＬＣ谐振的无变压器式驱动电路，
振升压的无变压器式驱动电路。文章提出了固定所有电路参数，只改变驱动信号频率、占空比和谐振周波数的方法，实现对超声波电机的驱动控制。以ＵＲ０为研究对象，对此方法进行实验验证，并为Ｓ３进一步有效地驱动控制电机提供可靠的依据。
关键词：超声波电动机；ＬＣ谐振；驱动电路
ＺＨＡＮＲｕ，ＳｉｇｚｕＧｉＨＩＪｎ —ｈｏ，ＬＵＺａ — ｕＩｈｏｋｉ
（ｅａｎｖｒｔｏｃｎｅａｄＴｃｎｌｙｕＹｎ７３，ＣｉａＨｎｎＵｉｓｙｆｉｃｎｅｈｏｏ，Ｌｏａｇ４０ｅｉＳｅｇ１０ｈｎ）

超声波电机推挽式驱动电路研究

电气传动２１００年第４０卷第２期
பைடு நூலகம்
ＥＥＴ１ＲＶ２１Ｖ１４Ｎ．ＬＣＲＣＤＩＥ０Ｏｏ．０ｏ２
超声波电机推挽式驱动电路研究
张文字李弘炬王秀玲。，，（．辽宁科技大学软件学院，宁鞍山１４５；１辽１０１２．西门子（中国）限公司，京１００；有北０１２
ｔｆｐｅｏｃｙｔｌｘｅｔｆｅｔｆｈｎｕｔｎｅｓｒｅｏｅｓｔｎｉｎｔｅｓＯｂｂａｎｄｙｏｉｚ — ｒｓａ，ｅｐｃｆｃｅｉｄｃａｃｅｉｓｃｍｐｎａｉｓｏａｙｔｅｏｔｉｅ．Ｂｓｄｏｈｅｏｔｏａｅｎｔｅ
ｓｕｉｄＤｅｉｎｐｉｃｐｅｏｈｎｕｔｎｅｓｒｅｏｅｓｔｎｃｒｕｔｗａｉｅｕｎｈａｉｎｌｙｏａｔｄｅ．ｓｇｒｎｉｌｆｔｅｉｄｃａｃｅｉｓｃｍｐｎａｉｉｉｏｃｓｇｖｎｏｔａｄｔｅｒｔａｉｆｃ — ｏｔｐｃｔｅｃｍｐｎａｉｎｗａｌｏｉｄｃｔｄａｉｉｏｅｓｔｏｓａｓｎｉａｅ．Ｔｈｐｒｔｎｉｅａｌｎｗｈｃｈｕｈｐｌｃｎｅｔｒｉｕｅｎｕ — ｖｅｏｅａｉｄｔｉｉｉｈｔｅｐｓ — ｕｌｏｖｒｏｓｄｉｌｏｎｓｔａｏｉｍｏｏｒｖｓａａｙｅ．Ｔｈｎｌｓｓｗｉｅｐｔｋｉｈｅｉｎｏｈｏｖｒｏ，ａｄａｓｌｒｓｎｃｔｒｄｉｅｗａｎｌｚｄｅａａｙｉｌｈｌｏｍａｅｒｔｄｓｇｆｔｅｃｎｅｔｒｎｌｏｗｉｌｇｌｈｌＯｕｄｒｔｎｈｏ－ｉｅｒｔｆｕｔａｏｉｍｏｏｒｉｇｕｉｅｐｔｎｅｓａｄｔｅｎｎｌａｉｏｌｒｓｎｃｎｙｔｒｄｉｎｎｔｖ．Ｋｅｒｓｕｔａｏｉｔｒｒｉｇｃｒｕｔｅｉｓｃｍｐｎａｉｎ；ｐｓ — ｕｌｏｖｒｏｙｗｏｄ：ｌｓｎｃｍｏｏ；ｄｉｎｉｃｉ；ｓｒｏｒｖｅｅｓｔｏｕｈｐｌｃｎｅｔｒ

基于超声波电机的二自由度机械臂驱动控制系统的研究

本文的主要内容如下：
系统总结了超声波电机的发展、特点、分类，通过与传统电磁电机的对比给出了超声波电机的广阔的应用前景，指明了研究超声波电机的重要意义。在此基础上明确了本文的研究内容。
总结了环形行波型超声波电机的结构特点、运行机理，给出了超声波电机等效电路，并在此基础上总结了环形行波型超声波电机调频、调相、调幅等控制方法以及推挽、半桥和全桥驱动逆变电路的优缺点。
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｍｏｔｉｏｎａｎｄｆｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｆｏｒａｆｅｗｙｅａｒｓｎｏｗ，ｒｅｖｏｔｖｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｏｔｏｒｓ
（ＵＳＭｓ），ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒｔｈｏｓｅｅｍｐｌｏｙｉｎｇｒｏｔａｒｙｌｌａｖｅｌｉｎｇ－ｗａｖｅ咖ｐｅＵＳＭ。ｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｓｐｅｃｉａｌｉｎｔｅｒｅｓｔａｓｄｉｒｅｃｔＭｒｉｖｅ－ｔｙｐｅａｃｔｕａｔｏｒｓｆｏｒｓｅｒｖｏ·ｓｙｓｔｅｍｓｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｎｓｕｍｅｒａｎｄａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ
论文据交日期垫鲤垒墨县趋旦论文答辩日期＝＿呈鲤量生ｊＪＬ旦且
学位授尊单位．盏蠢盘．坚
咎辩委员会主席越垂煎攫． …
学位授手日期２００６生旦旦评州＾．基塞璧燕擐
、—主型匕煎量～
ｒ，＾一。。●
２１１０６年３月
摘要
超声波电机是上个世纪八十年代逐步发展起来的新型微电机。与传统的电磁马达相比，它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作相应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性，在非连续运动领域、精密控制领域要比传统的电磁电机性能优越得多，是电磁电机的有力补充。目前，旋转型超声波电机，尤其是环形行波型超声波电机，在工业、办公、过程自动化等领域的伺服系统中作为直接驱动执行器得到广泛的关注。

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传动规律难以精确地表达，目前还没有一个精确的模型来描述超声波电机。
超声波电机属于容性负载，会导致电机的谐振功率点的电流和电压相位不同，从而增加了电路中的无功损耗于压电材料的特殊性、摩擦发热和工作环境变化等问题，驱动转子的摩擦力将产生严重的非线性变化，这种变化使控制电机匀速转动的难度大大增加。随着温度、输出转矩及定转子之间的静压力等外界条件的变化，压电陶瓷的谐振频率会发生漂移，从而导致电机性能的不稳定。
DDS 基本原理:
利用奈奎斯特采样定律，经过查表后把一系列的数字量信号通过DAC 转换成模拟量信号输出，
频率分辨率高 DDS
频率切换时相位连续
频率切换速度快
可以产生任意波形

信号生成方案
DDS实现方式
单片机
DDS专用芯片
CPLD/FPGA
成本低
频率低、信号稳定性差
输出信号质量高、编程简单
驱动电压驱动电流相位差 PLL 孤极电压和一相驱动电压的相位差
数字锁相环

实物测试的方案
工作量分配
设计电路、制作、编程、调试、测试
Pspice 仿真
2011.5.1-2011.7.15 • 查阅相关文献，完成开题工作 2011.7.16-2011.9.30 • 通过仿真和实际测试，对逆变电路，匹配电路，信号生成电路进行仿真比较，提出驱动器设计的方案。 2011.10.1-2011.12.15 • 完成驱动器硬件电路的设计，进行仿真实验，并开始制板。 2011.12.16-2012.1.31 • 完成驱动器程序的编写。 2012.2.1-2012.3.31 • 完成电路板的焊接和电路的调试，并测试驱动器调速性能。 2012.4.1-2012.6.28 • 撰写论文及毕业答辩。
改变电压幅值
改变驱动频率
超声波电机调速方式
改变相位差
改变通电时间
整流稳压电路（调压）
功率逆变
阻抗匹配
USM
频率，相位，占空比可调 PWM发生电路
驱动隔离电路
反馈检测电路
不同驱动方案控制信号的生成方法研究功率电路拓扑结构与PWM驱动方式对电机驱动性能的影响研究电感匹配方法的研究
线性功放效率低
方便实现复杂功能、开关方式
编程复杂、波形质量较差

信号生成方案
CPLD/FPGA实现DDS

功率电路拓扑结构的方案
优点：所需功率开关管少，通态损耗比较小推挽缺点：变压器利用率较低、开关管的耐压要求高、易产生直流偏磁、可能直通优点：开关管耐压值要求较低、变压器利用率高半桥
缺点：C1、C2经变压器原边放电时电压减小，输出脉冲电压波形顶部呈倾斜状，对电源要求较高
优点：采用相同电压和电流容量的开关器件，可达最大功率、变压器利用率高
全桥
缺点：成本较高

功率电路拓扑结构的方案
工频 220V
整流滤波
300V
380V

电感匹配的方案
阻抗匹配阻抗变换成最佳负载,驱动功率高并联电感
报告人：袁博楠指导教师：赵辉教授
1.研究的目的和意义 2.驱动的基本原理
3.主要研究内容 4.课题研究方案
5.课题进度安排
超声波电机的特点
能量密度大
响应快
低转速大力矩
结构紧凑
不受电磁干扰
断电自锁
微型机械
机器人
精密仪器
家用电器
航空航天
汽车
由于超声波电机是利用定、转子之间的摩擦传动的，其滑动接触比较复杂，
Thank you!

信号生成方案
压控振荡器分频分相
利用数字芯片集成前述功能
DDS

信号生成方案
(1)利用CPLD/FPGA芯片对控制信号予以实现
提高了信号的精度与稳定性 CPLD/FPGA 产生PWM波调频和调相的实现相对容易
装置相对趋于小型化

信号生成方案
(2)基于直接数字频率合成技术（DDS）的驱动电路
孤极反馈对稳定电机工作状态的试验研究

总体的电路框架

进一步细化
整流稳压电路（调压）
功率逆变阻抗匹配
USM
频率，相位，占空比可调 PWM发生电路
驱动隔离电路
反馈检测电路
研究的流程
驱动信号产生装置设计调频调相调压断续复合孤极反馈电路设计驱动技术研究模型建立匹配电路的设计功放电路拓扑结构设计仿真分析理想驱动电路程序设计系统调试
容性负载
匹配电路
谐振匹配
电源输出效率最高
串联电感电感电容
滤波
滤除高频杂波、改善输出电压波形
LLCC
2 K eff 1 (
fs 2 ) fp
滤波性能

频率自动跟踪的方案
摩擦损耗预压力温度激励电压输出负载工作状态改变孤极电压定子振动情况
间接、非线性、效果果不理想 CD4046
超声波电机的性能不仅仅取决于电机自身结构的好坏，在很大程度上还取决于其驱动控制系统的优劣。
以改善超声波电机运行平稳性、提高其运动控制装置性能为目标，进行超声波电机驱动控制技术方面的研究, 对于超声波电机的广泛应用是十分必要的。
研究目的主要就是为了克服上述问题，对超声波电机的驱动技术进行深入的研究，最终设计出比较稳定的的频率自动跟踪电路、高精度快速响应电路，以及高效率的驱动容性负载的驱动器。