徐浩桐，王三舟，黄伯超，季叶，许诺

(北京机械设备研究所，北京 100854)

0 引言

超声波电机(ultrasonic motor,USM)具有质量小、体积小、启停时间短、力矩大等特点[1]，较电磁电机相比在微电机方向具有极高的应用前景[2-3]，在国外航天领域已得到较广泛的应用[4-6]。然而由于大扭矩微型超声波电机驱动信号具有高频高压多相的特点，较为复杂与苛刻，使得电机驱动电路体积较大，大大限制了电机在微小空间中的应用。

1 柱状超声波电机驱动器

超声波电机的种类众多，其中柱状超声波电机的结构紧凑，堵转力矩大，适合微小空间伺服系统，所以本文用柱状行波型超声波电机作为实验电机[7]，该电机使用两相相差90°的正弦功率信号驱动电机，并且精确驱动的调速方式为调频控制，所以通常的驱动方案如图1所示。它主要由可调频率发生器、分频分相器、功放和匹配电路4个部分组成，针对低压驱动信号的超声电机可以无匹配电路直接驱动[8]。传统驱动方案中，驱动电路各个部分由分立模块组成，不利于小型化集成，同时功放电路是由逆变电路和变压器组成，而变压器从原理上难以小型化，所以传统方案困难，不具备小型化前景空间，这使得传统驱动方案无法胜任微小空间的应用场景。

图1 超声波电机驱动方案Fig.1 USM drive solutions

为解决这一问题，本文采取谐振升压方案代替传统变压器升压方案[9-11]。本方案一方面避开了小型变压器的难点，另一方面同时将功放电路和驱动电路进行了集成；……