随着具有脆硬特性的高精密新型材料大量的被应用于飞机制造等现代制造业上,适应于脆硬材料加工的旋转超声加工技术得以快速发展。非接触旋转超声加工技术因能量传输安全,且能实现主轴高速旋转,成为超声加工技术的研究热点,但非接触旋转超声加工因加工中切削力的快速变化与较低的电能传输效率,更容易出现振幅衰减与振幅不稳定的现象,会严重影响超声加工的质量。要解决振幅衰减问题,需要有能根据加工中超声振子所受切削力的变化,快速的调整输出频率与输出功率,且在非接触供电部分有合适补偿电路的超声电源。本文在现有的超声振子与非基础供电耦合器的基础上,进行了以下研究:1.搭建超声振子轴向力与径向力加载的实验平台,用轴向负载力与径向负载力代替加工过程中超声振子所受的切削力。通过阻抗分析仪测量超声振子的电学性能参数,分析得到超声振子电学性能参数在不同轴向力与切向力下的变化趋势。依据超声振子负载力下的等效模型,分析电学性能参数的变化对超声振子振幅衰减的影响,并提出通过超声电源改善振幅衰减现象的措施。2.比较非接触供电耦合器的互感模型与漏感模型,以互感模型为基础推导三种补偿方式的原副边补偿电容计算公式。用LCR电桥测量计算耦合器互感模型下的各参数的值,并在软件Multisim中进行单边补偿仿真,验证了由公式得到的结论,既主边补偿调谐、副边补偿调效率。3.根据要实现的功能,设计超声电源的硬件电路。确定各个模块的结构以及对各模块器件进行选型,通过反馈电路反馈的相位差与电流有效值信号进行频率与功率控制。根据完成的硬件电路设计频率自动跟踪与恒振幅控制程序,频率追踪用变步长控制策略,功率控制用步进与PID算法结合的控制策略。4.根据已经完成的理论设计,经过画原理图、画PCB图、制版、焊接等步骤制作超声电源硬件。通过MDK5开发环境编写软件程序。对完成的板子进行长时间的实验调试,对存在的问题进行理论分析与测试。实验表明本文设计制作的超声电源能实现谐振频率追踪与恒幅控制的功能。