KR100376229B1 - 초음파 모터 구동 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 모터 구동 제어장치에 관한 것으로, 특히 초음파 모터의 내부 임피던스 위상각을 제어 파라메터로 하여 초음파 모터의 구동을 제어하는 장치에 관한 것으로, 주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 입력하여 두 상에 대한 구형파 신호()를 발생하여 출력하는 주파수/위상 제어기와, 입력되는 상기 구형파 신호()를 두 상에 대한 교류전압()으로 변환하여 초음파모터로 출력하는 고속 인버터와, 초음파모터에 걸리는 주파수 크기와 위상차에 대한 정보를 억세스하고 이를 인코딩하여 출력하는 펄스 인코더와, 상기 초음파모터에 공급되는 전압()과 전류()의 위상차를 검출하여 임피던스 위상각 형태로 출력하는 전류-전압 위상차 검출부와, 상기 전류-전압 위상차 검출부로부터 출력되는 임피던스 위상각을 입력받아 초음파모터의 공진주파수를 추종토록 하기 위한 주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보(

Description

초음파 모터 구동 제어장치{A CONTROL APPARATUS FOR ULTRASONIC MOTOR DRIVING}

본 발명은 초음파 모터 구동 제어장치에 관한 것으로, 특히 초음파 모터의 내부 임피던스 위상각을 제어 파라메터로 하여 초음파 모터의 구동을 제어하는 장치에 관한 것이다.

초음파 모터는 기존의 전자기식 모터와는 달리 자기회로 즉, 철심과 코일이 없는 새로운 형태의 소형모터로 압전 세라믹소자(piezo-ceramics)의 진동에 의해 발생되는 초음파 영역의 기계적 진동을 이용하여 고정자와 회전자 사이의 마찰에 의해 회전을 한다. 이에 따라 기존의 모터와 비교할 때 저속-고 토크, 구조의 단순성, 형태의 다양성, 자기장의 영향에 무관함 등과 초음파 영역의 진동을 이용하기 때문에 소음이 적은 장점을 갖는다. 특히 모터가 동작하지 않는 경우에도 매우 큰 정지토크(holding torque)를 갖고 있으며 기동시나 정지시에 빠른 응답특성을 가지고 있으므로 액츄에이터 등에 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

초음파 모터의 제어를 위해서는 동작주파수, 상간의 위상차 및 제어전압이 주요 파라메터로 사용된다. 그렇지만 각 파라메터들은 상호 제한적이어서 한 개의 파라메터로만 모터를 제어하는 경우 제어가 원활히 이루어지지 않는다. 예를 들어 동작주파수에 의한 모터의 제어방식은 제어주파수 범위가 한정적이며 기동시 낮은 주파수영역에서는 모터가 회전하지 않는 특성이 있다.

한편 위상차제어의 경우 최대 위상차인 π/2로 운전을 해도 동작 주파수가높으면 회전속도가 낮을 뿐 아니라 위상차 0 부근에서 급격히 소모전류가 증가하며 기계적 소음이 발생한다. 또한 인가전압제어의 경우는 비교적 제어의 직선성이 좋은 편이지만 부하의 증가나 전압의 감소시 갑자기 모터가 정지되는 구간이 존재하는 등 제어에 어려움이 따르고 있다. 이에 따라 동작주파수를 적절한 곳에 위치시킨후 위상차 제어에 의하여 모터를 제어하는 방식이 일반적으로 사용되어 왔으나 모터 내부의 임피던스가 고려되지 못하여 모터의 효율적인 운전이 이루어지지 못할 뿐만 아니라 제어의 성능 역시 크게 개선되지 못하고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 초음파 모터의 내부 임피던스 위상각을 제어 파라메터로 사용하여 초음파 모터의 구동을 안정적이고도 효율적으로 제어할 수 있는 초음파 모터 구동 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 초음파 모터의 구동 제어 성능을 향상시킬 수 있는 초음파 모터 구동 제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 직렬 인덕터를 포함한 진행파형 초음파 모터의 한 상에 대한 전기적인 등가회로도.

도 2는 공진인덕터를 포함한 간략화된 초음파 모터의 등가회로도.

도 3은 공진 인덕터를 포함한 초음파 모터 한 상의 벡터도.

도 4는 임피던스 위상각 보정후의 벡터도.

도 5는 부하 변화에 따른 모터의 내부 임피던스 위상각 변화 예시도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모터 구동 제어장치 블록구성도.

도 7은 도 6에서 고속 인버터 구성 예시도.

도 8은 도 6에서 전류-전압 위상차 검출부 구성 예시도.

도 9는 초음파 모터의 전압-전류 특성 예시도.

도 10은 일정주파수 제어시의 부하-무부하 속도 특성 예시도.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 위상각 제어시의 부하-무부하 속도 특성 예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 초음파 모터 구동 제어장치에 있어서,

주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 입력하여 두 상에 대한 구형파 신호()를 발생하여 출력하는 주파수/위상 제어기와, 입력되는 상기 구형파 신호()를 두 상에 대한 교류전압()으로 변환하여 초음파모터로 출력하는 고속 인버터와, 초음파모터에 걸리는 주파수 크기와 위상차에 대한 정보를 억세스하고 이를 인코딩하여 출력하는 펄스 인코더와, 상기 초음파모터에 공급되는 전압()과 전류()의 위상차를 검출하여 임피던스 위상각 형태로 출력하는 전류-전압 위상차 검출부와, 상기 전류-전압 위상차 검출부로부터 출력되는 임피던스 위상각을 입력받아 초음파모터의 공진주파수를 추종토록 하기 위한 주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 출력하는 제어기로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 본 발명에서는 내부 임피던스 위상각을 제어 파라메터로 사용하는 새로운 초음파 모터의 구동 제어방식을 제공하기 위해서, 공진을 위한 외부 인덕턴스를 등가회로에 포함시켜 초음파 모터의 임피던스 특성을 해석하였으며, 얻어진 해석결과를 바탕으로 초음파 모터의 부하특성에 대한 시뮬레이션을 수행하여 최적의 제어성능을 얻기 위한 내부 임퍼던스 위상각의 크기를 도출하였다. 이와 함께 외부에서 가해지는 전압 및 전류로부터 정확한 위상 정보를 얻기 위하여 고속 위상차 검출장치를 설계하여 안정적이고도 효율적인 초음파 모터의 구동이 이루어지도록 하였다.

이하 임피던스 위상각 제어를 적용하여 초음파 모터의 구동을 제어하기 위한 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

우선 등가회로 모델에 의한 초음파 모터의 특성을 해석하기 위하여 외부 인덕터를 포함한 초음파 모터의 등가회로에 대하여 설명하면,

진행파형 초음파 모터는 압전세라믹 소자에 가해지는 2상의 정현파 전압에 의해 발생하는 진동을 여기원으로 하여 회전자가 회전한다. 도 1은 직렬 인덕터를 포함한 진행파형 초음파 모터의 한 상에 대한 전기적인 등가회로를 도시한 것이다. 도 1에서 모터의 각 파라메터에 대한 설명은 하기 표 1과 같다. 여기서 모터의 기계적 상수인은 하기 수학식 1 및 2와 같이 나타낼 수 있다.

A	force factor
K	고정자 세라믹-금속간의 스프링 상수
m	고정자 세라믹-금속의 질량
	압전세라믹의 dielectric 특성에 의한 블록킹 커패시턴스
	고정자 질량 효과에 의한 등가 인덕턴스
	고정자 스프링 효과에 의한 등가 커패시턴스
	고정자 기계적 손실에 의한 등가 저항
	고정자-회전자간의 마찰손에 의한 등가 저항
	회전자 기계적 손실에 의한 등가 저항
	등가 부하
	외부 직렬 공진 인덕턴스
	모터의 기계적 공진 주파수
	인버터 출력주파수
	인버터 DC 링크 전압

초음파 모터는 상기 수학식 1과 2의 기계적 요소에 의하여 공진을 하게 되며 공진주파수는 수학식 3과 같이 표현된다.

한편 초음파 모터의 구동장치로는 인버터를 사용하는 것이 일반적이다. 이를 위해 외부 인덕터를 인버터와 모터 사이에 삽입하여 내부 압전세라믹의 블록킹 커패시턴스와 공진을 일으킴으로서 모터 입력단 전압이 정현파가 되도록 하고 있다. 이때에 인버터에서 공급되는 제어주파수는 하기 수학식 4로 나타낼 수 있으며,는 모터의 제어에 필요한 가변 주파수를 의미한다.

한편 부하특성을 고려한 임피던스 위상각에 대하여 설명하면,

우선 도 2는 공진인덕터를 포함한 간략화된 초음파 모터의 등가회로도를 도시한 것이다. 도 2에서는 인버터에서 발생되는 출력전압,는 모터측으로 흐르는 입력전류,는 모터의 기생 커패시턴스와 공진을 일으키기 위해 삽입된 외부 인덕터를 나타낸다. 한편 회전자와 고정자 사이의 기계적 손실과 마찰손 및 부하의 변화는 합성 임피던스로 표현할 수 있으며 이는 하기 수학식 5로 표현된다.

한편 모터의 입력측에 발생되는 전압는 삽입된 외부 인덕터와 기생 커패시턴스의 공진에 의하여 정현파 형태로 나타난다.와는 각각와 모터의 회전력 발생 및 부하에 흐르는 전류이다. 따라서 도 2의 등가회로로부터 다음의 수학식이 성립한다.

만약 직렬 인덕터를 제외한 모터의 등가 임피던스를라 하면 하기 수학식 11과 같이 표현된다.

상기 수학식 11에서은 모터의 기계적 상수에 대한 등가 임피던스이므로 수학식 12와 같이 표현된다.

은 각각,및,의 리액턴스로 각각 다음 식으로 주어진다. 이때는 전원의 각주파수이다.

라 하고 상기 수학식 12를 수학식 11에 대입하여 정리하면 하기 수학식 16을 얻을 수 있다.

따라서 직렬 인덕터를 포함한 전원측에서 본 등가 임피던스는 하기수학식 17이 되고, 이때에 나타나는 임피던스 위상각는 하기 수학식 18이 된다.

모터의 각 정수들이 일정한 상태에서 인버터에서 공급되는 전압의 주파수가 상기 수학식 3으로 표시되는 모터의 기계적 공진주파수에 추종하고 있다고 가정하면과의 합성 임피던스는 매우 작게 된다. 이 경우 모터의 기계적 상수에 대한 등가 임피던스은 저항성 부하인성분이 대부분 나타나게 되므로 블록킹 커패시턴스에 의한 임피던스에 비하여 상대적으로 매우 큰 값을 갖게 된다. 따라서 상기 수학식 9와 10은 하기 수학식 19 내지 20과 같이 표현할 수 있다.

상술한 과정을 도 3에 벡터도로 도시하였다. 도 3에서 입력전압는 외부 인덕터에 인가되는 전압와 내부 기생 커패시턴스에 인가되는 전압의 합과 같다. 공급전압의 주파수가 모터의 동작 주파수 영역내에 있고 순시적으로 모터의 임피던스 위상각을 알 수 있다고 가정한다면 부하의 변화시 또는 기생 커패시턴스 변동에 의한 공진주파수의 변화시에 입력전압의 공급 각주파수를 제어함으로서 입력전류의 위상이 임피던스 위상각을 추종토록 하여 부하에 효율적인 전력의 전달이 가능하다. 이를 벡터도에서 설명하면 다음과 같다.

우선 모터의 입력에의 각주파수로 전압이 공급되고 있고 입력전류가 임피던스 위상각을 추종하고 있을 때의 외부 인덕터와 기생 커패시턴스에 인가되는 전압 벡터를 각각 라 하면 입력전압의 기본파 성분은 두 벡터의 합인로 나타낼 수 있으며 역률 1에 근접한다. 이때에 부하의 변화나 온도 상승으로 인한 내부 파라메터의 변화가 발생하여 임피던스 위상각이으로 변경되면는로,는로 각각 변경된다. 또한 입력전압의 기본파 성분인역시로 변동하므로 역률이 급격히 나빠지게 되어 모터의 회전속도가 저하되거나 심한 경우 정지하게 된다.

따라서 이러한 경우 도 4에 도시된 벡터도에서처럼 를 변경하여 임피던스 위상각에 의한 부하 역률을 개선시켜 주면 부하변동 등으로 인한 모터의 효율 저하를 방지할 수 있다.

도 5는 부하 변화에 따른 모터의 내부 임피던스 위상각의 특성 변화를 시뮬레이션으로 나타낸 것이다. 도 5에서 보면 각각의 부하 변동곡선이 특정 주파수에서 동일한 임피던스로 되어짐을 알 수 있다. 이것은 모터의 기계측 고유 공진 주파수에서,의 임피던스가 서로 상쇄되므로 순수한 저항성분만 남게 되었음을 의미하며 이때에 부하측으로 가장 효율적인 전력의 전달이 이루어진다.

이하 임피던스 위상각 제어를 적용한 초음파 모터 구동제어장치의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모터 구동제어장치의 블록구성도를 도시한 것이며, 도 7은 도 6에서 고속 인버터(200)의 일예인 부하 공진형 2상 하프-브리지 인버터 구성 예시도이며, 도 8은 도 6에서 전류-전압 위상차 검출부(500)의 상세 구성도를 도시한 것이다.

우선 도 6을 참조하면, 주파수/위상 제어기(100)는 마이크로 콘트롤러(600)로부터 출력되는 주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 입력하여 두 상에 대한 구형파 신호()를 발생하여 출력한다. 이때 구형파 신호들()은 상기 위상차 정보에 따라 위상차가 발생되며, 이러한 주파수/위상 제어기(100)는 본원 출원인에 의해 대한민국 특허청에 선출원된 특허 97-30691호에 상세히 기재되어 있다.

고속 인버터(200)는 도 7에 도시한 바와 같이 일반적인 부하 공진형 2상 하프-브리지(half-bridge) 형태의 MOSFET 인버터로서, 상기 주파수/위상 제어기(100)로부터 입력되는 구형파 신호()를 두 상에 대한 교류전압()으로 변환하여 출력한다. 이와 같이 변환된 교류전압()은 초음파 모터(USM:300)에 인가된다.

펄스 인코더(400)는 상기 초음파모터(300)에 걸리는 주파수 크기와 위상차에 대한 정보를 억세스하고 이를 인코딩하여 출력()한다.

한편 전류-전압 위상차 검출부(500)는 초음파모터(300)에 입력되는 한 주기 내의 전압()과 전류()의 위상차를 검출하여 임피던스 위상각을 출력한다. 이러한 전류-전압 위상차 검출부(500)는 도 8에 도시한 바와 같이 반전 전압()과 전류()를 2입력으로 하는 제1앤드게이트 소자(A1)와, 상기 제1앤드게이트 소자(A1)의 출력과 클럭주파수를 2입력으로 하는 제2앤드게이트 소자(A2)와, 상기 전류()값을 반전시키기 위한 인버터(INV) 및 상기 인버터(INV)로부터 출력되는 신호의 논리레벨에 따라 카운팅된 클럭주파수가 클리어되는 카운터(510) 및 상기 카운터(510)의 출력값을 래치 출력하는 래치(520)로 구성된다. 이러한 전류-전압 위상차 검출부(500)에서 상기 래치(520)는 마이크로 콘트롤러(600)로부터 출력되는 로드신호(/LOAD) 입력시 데이터버스를 통해 래치된 임피던스 위상각()을 마이크로 콘트롤러(600)로 출력한다. 참고적으로 초음파 모터의 공진주파수 범위가 38KHz에서 43KHz 정도로 매우 빠르고 전압과 전류의 위상차는이내에서 얻어지게 되므로 위상의 정밀도를 증가시키기 위해서는 고속의 디지털 카운터 사용이 필수적이다. 본 발명의 실시예에서는 33MHz의 클럭주파수로 디지털 카운터를 계수하였고, 이때 40KHz에서 위상차 분해능은 0.436°로 매우 정밀한 위상 계측이 가능하게 된다. 또한 상기 로드신호는 마이크로 콘트롤러(600)가 모터의 전압-전류 위상정보를 얻고자 하는 시점에서 출력되는 것으로 본 발명의 실시예에서는 프로그램의 1수행시간(2ms)에 한번씩만 출력되면 된다.

한편 마이크로 콘트롤러(600)는 상기 전류-전압 위상차 검출부(500)로부터 출력되는 임피던스 위상각()을 입력받아 초음파모터(300)의 공진주파수를 추종토록 하기 위한 주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 출력함으로서 입력전류()의 위상이 임피던스 위상각을 추종토록 하여 부하에 효율적인 전력의 전달이 가능하게 한다.

즉, 본 발명은 도 3 및 도 4의 벡터도에서 설명한 바와 같이 공급전압()의 주파수가 모터의 동작 주파수 영역내에 있고 순시적으로 모터의 임피던스 위상각을 알 수 있다고 가정한다면 부하의 변화시 또는 기생 커패시턴스 변동에 의한 공진주파수의 변화시에 공급전압()의 공급 각주파수를 제어함으로서 입력전류의 위상이 임피던스 위상각을 추종토록 하여 부하에 효율적인 전력의 전달이 가능함으로, 임피던스 위상각을 이용하여 초음파 모터를 안정적으로 구동 제어할 수 있게 되는 것이다.

이하 임피던스 위상각 제어에 의한 모터의 운전특성 예를 설명하기로 한다.

도 9는 초음파모터의 전압-전류 특성도를 예시한 것이며, 도 10은 본 발명의실시예에 따른 초음파모터의 일정 주파수 제어시 전압, 전류 및 속도 특성도를, 도 11은 임피던스 위상각 제어를 적용한 경우의 부하-무부하 속도특성 및 전압, 전류의 위상각 및 크기를 나타낸 것이다.

초음파 모터는 고유특성상 최초 전압 인가시에는 약 42KHz 정도의 높은 주파수에서만 기동이 가능하며 공진주파수 부근의 낮은 주파수에서는 기동이 되지 않는다. 일단 높은 주파수에서 모터가 회전하기 시작하면 점차적으로 낮은 주파수로 이동하는 것이 가능하며, 이때에 모터의 입력전압과 전류가 증가함을 볼 수 있고 속도도 증가한다. 도 9의 (a)는 모터에 전압이 인가되었으나 기동주파수가 모터의 동작주파수 보다 낮아서 모터가 회전하지 않는 경우의 전압-전류 파형을 도시한 것이다. 도 9의 (a)를 참조해 보면 전압과 전류의 위상은 거의가 되어 있으며, 이것은 상기 수학식 20에서 표현한 부하측 전류가 거의 0임을 의미한다. 따라서 모터에 흐르는 전류는 모터의 회전에 기여하지 못하는 무효분 전류만 나타나며, 유효분 전류를 공급하기 위해서는 모터의 임피던스각을 변경하여야만 된다. 도 9의 (b)는 모터가 회전하고 있을 때의 전압과 전류 파형이다. 정지시에 비하여 전압의 위상각이 앞선 것을 볼 수 있으며 전압, 전류의 크기가 증가함을 알 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 위상각 제어방식의 성능을 조사하기 위하여 초음파모터의 부하-무부하시의 속도 특성 및 전압, 전류의 위상각과 크기를 관측하였다. 부하로는 직류모터를 사용하여 초음파 모터에 역토크가 가해지도록 하였으며 부하시에는 직류모터에 15W의 전력이 공급되도록 하였고 약 10초 간격으로부하와 무부하가 스텝 형태로 반복되도록 하였다. 또한 모터 입력상간의 위상차는 최대속도를 얻기 위하여로 고정하였다.

모터에 적용시킬 임피던스 위상각은 상기 수학식 18을 사용하여 계산하였으며 공진주파수에서 부하의 변동을 고려하였을 때 82°에서 85°정도로 계산되었다. 그렇지만 실험에서는 모터의 공진주파수가 변동되는 것을 감안해야 하므로 임피던스 위상각을 75°에서 90°까지 다양하게 적용하였으며, 그 결과 78°에서 80°를 적용하였을 때에 가장 좋은 특성을 얻을 수 있었다.

한편 도 10의 (a)를 참조하면, 모터에 41KHz의 일정주파수를 공급하였을 때의 파형으로 약 82[rpm]에서 기동을 시작하였으며 매번 부하가 인가되는 순간마다 약 15[rpm] 이상의 급격한 속도 저하가 관측되었다. 또한 동작시간 경과에 따라 모터의 속도는 점차 감소되었으며 1분이 경과한 후에는 평균 25[rpm]의 속도저하를 보였다.

도 10의 (b)는 전압과 전류의 위상차를 나타낸 것으로 기동시의 위상차는 약 78°정도이었으나 부하시에는 약 4°정도가 더 저하됨을 볼 수 있었으며, 회전속도와 마찬가지로 시간이 경과함에 따라 조금씩 저하되었고 1분이 경과한 후에는 약 72.5°정도로 관측되었다. 모터에 가해진 전압과 전류는 도 10의 (c)에 도시한 것과 같이 부하가 인가되는 기간동안 동시에 상승하며 전압의 경우 무부하시에는 평균 67V이고 부하시에는 평균 92V로 관측되었으며, 전류는 각각 19mA, 23mA로 관측되었다.

도 11을 참조하면, 우선 제어에 적용된 임피던스 위상각은 78°이며 부하의 조건은 앞서의 일정 주파수 제어시와 동일하다. 도 11의 (a)에서 보면 초기의 기동 주파수는 제어기의 옵센 주파수인 41KHz에서 시작하였으나 위상각이 제어됨에 따라 약간 하강하였다. 기동속도는 약 80[rpm]으로 일정 주파수 제어시와 비슷하였으며, 부하가 가해지는 순간 제어기의 출력주파수가 순시적으로 변경되어 일정 주파수 제어방식과는 달리 속도의 저하가 발생하지 않았다. 부하시에는 제어기의 출력주파수가 무부하시보다 약 200∼300Hz 정도가 낮아지며 전압과 전류의 위상차는 기준값을 잘 추종하고 있음을 볼 수 있다. 전압과 전류의 파형은 일정주파수 제어시와 마찬가지로 부하가 인가되는 동안 동시에 상승되며 각각의 크기는 일정주파수 제어시보다 약간 상승하였다. 한편 동작시간 경과에 따른 모터의 회전속도 저하는 일정주파수 제어시와 유사하게 나타나는데 이것은 모터의 고정자와 회전자간의 점성 마찰 계수의 변화와 온도 상승으로 인한 커패시턴스의 변화 때문이다.

상술한 바와 같은 실험의 수행결과 일정주파수 제어방식에서는 부하 인가시에 속도의 변화가 심하게 발생한 것에 비하여, 본 발명에서는 내부 임피던스 위상각을 자동으로 추적함으로써 속도의 변화가 거의 없었다. 평균 회전속도는 약 20[rpm] 정도 더 높게 동작하였으며, 특히 모터의 기동에 있어서도 일정 주파수 제어방식에서는 모터의 상태에 따라 낮은 주파수에서는 즉시 기동이 되지 않는 경우가 발생하였으나, 본 발명에서는 위상각 추종과정에서 기동주파수를 모터의 동작주파수로 자동 추적함으로서 기동에 실패하는 경우가 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 모터 내부의 임피던스 위상각을 입력전압과 전류로부터 검출하여 모터의 공진주파수를 자동 추종토록 제어함으로서, 부하변동 또는 기생 커패시턴스 변동에 의한 모터의 효율 저하를 방지할 수 있으며, 부하에 효율적인 전력의 전달이 가능한 이점이 있다.

Claims (2)

1. 초음파 모터 구동 제어장치에 있어서,

   주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 입력하여 두 상에 대한 구형파 신호()를 발생하여 출력하는 주파수/위상 제어기와,

   입력되는 상기 구형파 신호()를 두 상에 대한 교류전압()으로 변환하여 초음파모터로 출력하는 고속 인버터와,

   초음파모터에 걸리는 주파수 크기와 위상차에 대한 정보를 억세스하고 이를 인코딩하여 출력하는 펄스 인코더와,

   상기 초음파모터에 공급되는 전압()과 전류()의 위상차를 검출하여 임피던스 위상각 형태로 출력하는 전류-전압 위상차 검출부와,

   상기 전류-전압 위상차 검출부로부터 출력되는 임피던스 위상각을 입력받아 초음파모터의 공진주파수를 추종토록 하기 위한 주파수 정보(f(k))와 소정 크기의 위상차 정보()를 출력하는 제어기로 구성함을 특징으로 하는 초음파 모터 구동 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전류-전압 위상차 검출부는;

   상기 초음파 모터에 공급되는 전압을 반전시키기 위한 반전소자와,

   상기 반전소자 출력과 상기 전류()를 2입력으로 하는 제1논리합 소자와,

   상기 제1논리합 소자 출력과 클럭주파수를 2입력으로 하는 제2논리합 소자와,

   상기 제2논리합 소자로부터 출력되는 클럭주파수를 카운팅하여 출력하고 반전된 상기 전류()값의 논리레벨에 따라 카운팅값을 클리어시키는 카운터와,

   상기 제어기로부터 소정 레벨의 로드신호 입력시 상기 카운터의 출력을 래치 출력하는 래치회로로 구성함을 특징으로 하는 초음파 모터 구동 제어장치.