随着航天器姿态控制系统的发展，磁悬浮飞轮以其优越的控制精度和长寿命脱颖而出，得到了越来越多的应用。在航天器发射段飞轮系统要承受高加速度的振动和冲击；航天器在轨运行段，需要使飞轮转子处于自由状态便于悬浮；磁悬浮飞轮系统定、转子之间存在间隙，不是刚性联接，因而必须设置锁紧装置保护飞轮系统。锁紧装置是磁悬浮飞轮系统的关键部件之一。目前，基于火工品和电磁电机的锁紧装置存在着体积大、重量大和结构复杂等缺点；同时也不能满足磁悬浮飞轮的进一步小型化的要求。超声电机具有低转速大转矩、转矩密度大的特点，被认为是理想的动力源。本课题创新性地利用超声电机作为锁紧装置的动力源，驱动锁紧机构完成锁紧和解锁功能，实现保护飞轮的目的；并开展相关试验研究。本文主要内容如下：1.介绍了磁悬浮飞轮系统概念，综述了磁悬浮飞轮锁紧装置研究现状，对超声电机特点、分类和应用研究做了概述。2.提出了超声电机驱动的锁紧装置设计方案，选定了超声电机类型和型号；根据航天领域的应用要求，对选定的超声电机进行了改进和优化设计。3.设计了用于锁紧装置的超声电机的驱动控制系统，实现了对锁紧装置锁紧和解锁的自动控制。4.开展了试验研究。针对超声电机关键性能指标，如定子模态、电气性能和温升特性开展了试验研究；为评估基于超声电机的锁紧装置，开展了锁紧装置振动环境测试和锁紧效果测试。试验表明，基于超声电机的锁紧装置能有效完成锁紧和解锁任务，实现保护飞轮系统的目的。