JPS61221584A - Drive circuit of vibration wave motor - Google Patents

Drive circuit of vibration wave motor

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JPS61221584A
JPS61221584A JP60062836A JP6283685A JPS61221584A JP S61221584 A JPS61221584 A JP S61221584A JP 60062836 A JP60062836 A JP 60062836A JP 6283685 A JP6283685 A JP 6283685A JP S61221584 A JPS61221584 A JP S61221584A
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JP
Japan
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phase
vibration
electrostrictive element
frequency
wave motor
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JP60062836A
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Akira Ishizuka
公 石塚
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/142Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To always improve a drive by providing phase means for bringing the phases of a signal corresponding to the vibration of a vibrator and a frequency voltage applied to an electromechanical converter into in-phase to efficiently drive a vibration wave motor. CONSTITUTION:The output of Meacham circuit 13 is passed through a band pass filter 14, and its output is shifted by a phase shifter 15 in the prescribed angular phase. The output of the shifter 15 is applied through a 90 deg. phase shifter 16, an amplifier 11 and a switch 17 to an electrode 4, and through an amplifier 10 and the switch 17 to an electrode 3 without intermediary of the shifter 16. The shifter 15 sets the phase of a counterelectromotive current to the output current of the circuit 13 to the prescribed relationship to apply the frequency voltage of the resonance frequency of the highest efficiency to an electrostrictive element 2.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は進行性表面波により物体を駆動する振動波モー
タの駆動回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a drive circuit for a vibration wave motor that drives an object using progressive surface waves.

〈従来技術) 電歪素子を金属等の弾性体に貼り付け、該電歪素子に周
波電圧を印加、することにより励振して弾性体に進行性
表面波を、発生させる振動波モータにおいては、前記周
波1圧の周波数を弾性体および電歪素子の共振周波数に
しなければ効率的な励振を行うことができない、また進
行性表面波を発生させる共振周波数は一般に夫々固有の
駆動モードに対応して複数あるが、効率を高めるために
はかかる複数の共振、周一数のうち最も効率の高い振動
モードに対応した共振周波数で発振している発振回路の
電圧を電歪素子に印加する必要がある。また前述の共振
周波数は一般に温度や負荷等の環境の変化に応じて変動
するため、かかる変動を検出して前記発振回路にフィー
ドバックして発振回路の発振周波数を自動的に変化させ
ることによって発振回路の発振周波数を常に共振周波数
に追従させることが必要となる。
(Prior art) In a vibration wave motor, an electrostrictive element is attached to an elastic body such as a metal, and a frequency voltage is applied to the electrostrictive element to excite it and generate a progressive surface wave in the elastic body. Efficient excitation cannot be performed unless the frequency of the above-mentioned frequency 1 pressure is set to the resonant frequency of the elastic body and the electrostrictive element, and the resonant frequency that generates the traveling surface wave generally corresponds to each unique drive mode. Although there are a plurality of them, in order to increase the efficiency, it is necessary to apply a voltage to the electrostrictive element from an oscillation circuit that oscillates at a resonance frequency corresponding to the most efficient vibration mode among the plurality of resonances and cycles. Furthermore, since the above-mentioned resonant frequency generally fluctuates according to changes in the environment such as temperature and load, the oscillation circuit is It is necessary to make the oscillation frequency always follow the resonant frequency.

そこで本出願人により出願された特願昭59−2769
62号には振動波モータの駆動状態すなわち振動体が共
振状態!振動しているか否か、を検出する振動検出用素
子を駆動波モータに設けて該素子からの信号に応じて発
振回路の発振周波数を自動的に変化させ更にバンドパス
フィルタを設けて所望の周波数の出力のみを駆動用の電
歪素子に印加する振動波モータの駆動回路が提案されて
いる。
Therefore, the patent application No. 59-2769 filed by the present applicant
In No. 62, the driving state of the vibration wave motor, that is, the vibrating body is in a resonant state! A vibration detection element that detects whether or not it is vibrating is installed in the drive wave motor, and the oscillation frequency of the oscillation circuit is automatically changed according to the signal from the element, and a bandpass filter is also installed to adjust the oscillation frequency to the desired frequency. A driving circuit for a vibration wave motor has been proposed that applies only the output of 1 to a driving electrostrictive element.

ところで上述の様な駆動回路を用いる場合には、振動検
出用素子を設ける位置によっては駆動用の電歪素子の励
振により発生する進行性表面波が振動検出用素子に伝搬
するまでの時間遅れのために、発振回路の入力と出力と
の間で位相のずれが生じて発振が安定して行われなくな
るという欠点があった。
By the way, when using the above-mentioned drive circuit, depending on the position where the vibration detection element is installed, there may be a time delay until the progressive surface waves generated by the excitation of the driving electrostrictive element propagate to the vibration detection element. Therefore, there is a drawback that a phase shift occurs between the input and output of the oscillation circuit, and oscillation cannot be performed stably.

〈発明の目的) 本発明は、上述した従来の欠点を解消した振動波モータ
の駆動回路を提供することを目的とし、かかる目的の基
で本発明は振動波モータの検出用電歪素子の配置された
位置での進行性表面波の伝搬による振動と駆動用電歪素
子が配置された位置での進行性表面波の振動との位相差
に応じた移相特性を有する移相手段を振動波モータの駆
動回路に備えたことを特徴とする。
<Object of the Invention> An object of the present invention is to provide a drive circuit for a vibration wave motor that eliminates the above-mentioned conventional drawbacks. The phase shift means has a phase shift characteristic according to the phase difference between the vibration due to the propagation of the progressive surface wave at the position where the driving electrostrictive element is placed and the vibration of the progressive surface wave at the position where the driving electrostrictive element is placed. It is characterized by being provided in the motor drive circuit.

〈実施例) 本発明の振動波モータの駆動回路の実施例を説明する前
に本発明に係る振動波モータについて説明する。
<Example> Before describing an example of a drive circuit for a vibration wave motor of the present invention, a vibration wave motor according to the present invention will be described.

第1図(a)〜(C)は振動波モータの構造を説明する
図であり、第1図(a)は振動波モータの断面図、第1
図(b)は第1図(a)に示した振動波モータを構成す
る振動体1.電歪素子2からなるステータを斜め上方か
ら見た図、横から見た図、斜め下方から見た場合の電歪
素子の分極パターンを示す図、電極のパターンを示す図
の4つの図を縦に並べてわかりやすく示した図である。
1(a) to 1(C) are diagrams explaining the structure of a vibration wave motor, and FIG. 1(a) is a sectional view of the vibration wave motor.
FIG. 1(b) shows the vibrating body 1 constituting the vibration wave motor shown in FIG. 1(a). Four diagrams of the stator consisting of the electrostrictive element 2 are shown vertically: a diagram viewed diagonally from above, a diagram viewed from the side, a diagram showing the polarization pattern of the electrostrictive element when viewed diagonally from below, and a diagram showing the electrode pattern. This is a diagram that shows them side by side for easy understanding.

第1図(C)は電歪素子の分極パターン及びかかる電歪
素子の配線を示した平面図である。
FIG. 1(C) is a plan view showing the polarization pattern of the electrostrictive element and the wiring of the electrostrictive element.

第1図(&)〜(C)において1は振動体で例えば真ち
ゅうから成る弾性体から構成されている。2は電歪素子
で例えばPZT(チタン酸ジルコン鉛)で振動体lと接
合されている。かかる電歪素子は第1図(C)に平面を
示す様なパターンで分極処理された円環状の電歪素子か
ら、あるいは複数の電歪素子を円環状に配列して構成さ
れている。また電歪素子2の分極パターンは第1図(b
)、(e)に示す様に電極3により周波電圧が印加され
る2a群と、電極4により周波電圧が印加される2b群
及び振動検出用の2C群に分けられるが、2b群は2a
群に対して励起されるべき振動波の波長入の1/4だけ
ずれたピッチで配置される。各群内の電歪素子は1/4
人のピッチで相隣り合う素子の極性が互いに逆になる様
装置されている0図に示した+、−は分極処理の方向を
示す符号で、電極側がマイナス、振動体側がプラスとな
る様に分極されている。尚、第1図(d)は振動波モー
タの駆動原理を説明するため、電歪素子の分極位置と符
号との対応を示した図であり、詳細については後述する
In FIGS. 1(&) to (C), numeral 1 denotes a vibrating body made of an elastic body made of brass, for example. Reference numeral 2 denotes an electrostrictive element which is connected to the vibrating body 1 using, for example, PZT (lead zirconium titanate). Such an electrostrictive element is constituted by an annular electrostrictive element polarized in a pattern as shown in the plan view in FIG. 1(C), or by a plurality of electrostrictive elements arranged in an annular shape. Furthermore, the polarization pattern of the electrostrictive element 2 is shown in FIG.
), (e), the 2a group is divided into the 2a group to which the frequency voltage is applied by the electrode 3, the 2b group to which the frequency voltage is applied by the electrode 4, and the 2C group for vibration detection.
They are arranged at a pitch shifted by 1/4 of the wavelength of the vibration wave to be excited with respect to the group. The electrostrictive element in each group is 1/4
The device is set up so that the polarities of adjacent elements are opposite to each other at the human pitch. The + and - shown in the figure are signs that indicate the direction of polarization processing, so that the electrode side is negative and the vibrator side is positive. It is polarized. Incidentally, FIG. 1(d) is a diagram showing the correspondence between the polarization position and the sign of the electrostrictive element in order to explain the driving principle of the vibration wave motor, and the details will be described later.

6は振動体lに摩擦接触する移動体、7はモータの固定
体、8は移動体を支持する中心軸、9は中心軸8と移動
体との接触部に設けられたベアリングである。10は中
心軸8に図において下方向に力を働かせることにより、
移動体6と振動体lが所定の力で接触する様に設けられ
ているバネである。
Reference numeral 6 denotes a movable body that comes into frictional contact with the vibrating body l, 7 a fixed body of the motor, 8 a central shaft that supports the movable body, and 9 a bearing provided at a contact portion between the central shaft 8 and the movable body. 10 applies a force downward in the figure to the central axis 8,
This is a spring provided so that the moving body 6 and the vibrating body 1 come into contact with each other with a predetermined force.

以上の様に構成された振動波モータにおいては、電歪素
子2a群2b群に互いに位相が90″ずれた周波電圧を
電極3.4を介して印加することにより進行性表面波が
振動体に発生し、かかる進行性表面波によって振動体に
摩擦接触された移動体が駆動されるものである。
In the vibration wave motor configured as described above, progressive surface waves are applied to the vibrating body by applying frequency voltages whose phases are shifted by 90'' from each other to the electrostrictive elements 2a and 2b via the electrodes 3.4. A moving body that is brought into frictional contact with a vibrating body is driven by the traveling surface waves.

また前記の周波電圧の周波数が共振周波数である場合に
、最も効率が高く振動波モータとして駆動される。
Further, when the frequency of the frequency voltage is the resonant frequency, the motor is driven as a vibration wave motor with the highest efficiency.

次に、第1図(a)〜(e)の振動波モータを駆動する
本発明の駆動回路の第1の実施例を第2図を用いて説明
する。
Next, a first embodiment of the drive circuit of the present invention for driving the vibration wave motors shown in FIGS. 1(a) to (e) will be described with reference to FIG.

第2図において、3,4.5は第1図(b)。In Fig. 2, 3 and 4.5 are Fig. 1(b).

(e)において示した電極であり、電歪素子1の第1図
(b)、(C)に示した位置に配置されている。
This is the electrode shown in FIG. 1(e), and is arranged at the position shown in FIGS. 1(b) and 1(C) of the electrostrictive element 1.

10.11は入力電圧を電歪素子2.振動体1を励振す
るのに充分な電圧に増幅する増幅器、13はミーチャム
回路であり、該ミーチャム回路内の可変抵抗12は共振
周波数の微調節用である。14はミーチャム回路の出力
のうち駆動に必要な共振周波数の出力のみを通過させる
バンドパスフィルタ、15はミーチャム回路の出力電流
と逆起電流の位相を所定の関係に合わせるための移相器
、16は90”移相器である。17は電極3.4に印加
する周波電圧の位相関係を逆転させることによりモータ
の回転方向を逆転させる切り換えスイッチである。  
      @次に以上の様に構成される駆動回路の動
作について説明する。
10.11 connects the input voltage to the electrostrictive element 2. An amplifier 13 that amplifies the voltage to a voltage sufficient to excite the vibrating body 1 is a Meacham circuit, and a variable resistor 12 in the Meacham circuit is used for fine adjustment of the resonant frequency. 14 is a bandpass filter that passes only the output of the resonant frequency necessary for driving among the outputs of the Meacham circuit; 15 is a phase shifter for adjusting the phases of the output current of the Meacham circuit and the back electromotive current to a predetermined relationship; and 16 17 is a 90" phase shifter. 17 is a changeover switch that reverses the rotational direction of the motor by reversing the phase relationship of the frequency voltage applied to the electrodes 3.4.
@Next, the operation of the drive circuit configured as above will be explained.

該駆動回路においては、電極5が設けられている振動検
出用の電歪素子のインピーダンスが゛極小となる周波数
すなわち振動体1.電歪素子2を含めたステータの共振
周波数の周波電圧をミーチャム回路13が発生する。
In this drive circuit, the frequency at which the impedance of the electrostrictive element for vibration detection on which the electrode 5 is provided is minimum, that is, the vibrating body 1. The Meacham circuit 13 generates a frequency voltage at the resonant frequency of the stator including the electrostrictive element 2.

ところで、振動体l、電歪素子2を含めたステータは一
般に複数の共振振動モードを有しており、かかる複数の
共振振動モードに対応して複数の共振周波数を有してい
るので、ミーチャム回路の出力が前記共振振動モードの
振動のうち、最も効率の高い振動モードの周波数になる
とは限らず、別の振動モードの周波数になってしまうこ
とがある。かかる現象を防止するため、バンドパスフィ
ルタ14が設けられているので、ミーチャム回路の出力
の周波数は最も効率の高い共振振動モードに対応した共
振周波数となる。
By the way, the stator including the vibrating body 1 and the electrostrictive element 2 generally has a plurality of resonance vibration modes, and has a plurality of resonance frequencies corresponding to the plurality of resonance vibration modes. The output of the resonant vibration mode does not always have the frequency of the most efficient vibration mode among the vibrations of the resonance vibration mode, and may end up having the frequency of another vibration mode. In order to prevent such a phenomenon, the band pass filter 14 is provided, so that the frequency of the output of the Meacham circuit becomes a resonant frequency corresponding to the most efficient resonant vibration mode.

次に、バンドパスフィルタ14の出力は移相器15によ
り所定の角度位相がシフトされる。前述の従来技術の説
明においても記した様に、振動検出用電歪素子2Cに励
起される振動の位相は、電歪素子群2a、2bに周波電
圧が印加されて発生する被動の位相に対して必ずしも一
致しない、すなわち電歪素子群2a、2bに印加する周
波電圧によって励起される撤勤が、振動検出用電歪素子
2Cに伝搬するまでに要する時間遅れの後に、該素子2
Cに前記振動が伝搬することになるため、かかる時間遅
れが前記振動の周期の整数倍にならない場合には、前述
の位相は一致しないことになり、発振器の発振が安定に
持続しないが1本実施例の移相器16によって、前述の
位相を所定の関係にさせることにより常に安定に発振が
持続することになる。
Next, the output of the bandpass filter 14 is shifted by a predetermined angular phase by a phase shifter 15. As mentioned in the above description of the prior art, the phase of the vibration excited in the vibration detection electrostrictive element 2C is different from the driven phase generated when a frequency voltage is applied to the electrostrictive element groups 2a and 2b. In other words, after the time delay required for the withdrawal excited by the frequency voltage applied to the electrostrictive element groups 2a and 2b to propagate to the vibration detection electrostrictive element 2C,
Since the vibration propagates to C, if the time delay is not an integral multiple of the period of the vibration, the phases mentioned above will not match, and the oscillation of the oscillator will not continue stably, but one The phase shifter 16 of the embodiment ensures stable oscillation at all times by bringing the above-mentioned phases into a predetermined relationship.

また移相器15の出力は90”移相器16、増幅器11
、スイッチ17を介して電極4に印加され、また90″
移相器16を介さないで、増幅器10、スイッチ17を
介して電極3に印加されることによって、進行性表面波
が第1図(a)。
In addition, the output of the phase shifter 15 is 90". The output of the phase shifter 16 and the amplifier 11
, applied to the electrode 4 via the switch 17, and 90″
A traveling surface wave is applied to the electrode 3 through the amplifier 10 and the switch 17 without going through the phase shifter 16, as shown in FIG. 1(a).

(b)に示す電歪素子2、振動体1に励起され、移動体
6が移動するわけであるが、前述の様に本実施例におい
ては、移相器15を設けて常に最も効率の高い共振周波
数の周波電圧を電歪素子に印加することができる。
The movable body 6 is excited by the electrostrictive element 2 and the vibrating body 1 shown in FIG. A frequency voltage at a resonant frequency can be applied to the electrostrictive element.

次に上述した実施例において、移相器15の最適な移相
特性について第1図(d)を用いて説明する。
Next, the optimum phase shift characteristic of the phase shifter 15 in the above-described embodiment will be explained using FIG. 1(d).

まず、電歪素子群1a、lbに夫々90°位相差を有す
る周波電圧を印加した場合に励起される進行性振動波に
ついて説明する。
First, a progressive vibration wave excited when frequency voltages having a 90° phase difference are applied to the electrostrictive element groups 1a and lb will be described.

電歪素子2の分極Pの分布を三角関係で近似すると、第
(1)式のようになる。
When the distribution of polarization P of the electrostrictive element 2 is approximated by a trigonometric relationship, it becomes as shown in equation (1).

ps、 : ’;’65in(n tc −π/2) 
)nミ!:/2))第(1)式但しnは位置を表わす変
数で、第1図(d)に示すように約束する0例えば、a
点はn=1.5である。Pの添字は加振電圧を加える電
極の番号である。
ps, :';'65in(ntc-π/2)
)nmi! :/2)) Formula (1) where n is a variable that represents the position, and as shown in Figure 1 (d), it is 0. For example, a
The points are n=1.5. The subscript P is the number of the electrode to which the excitation voltage is applied.

また2つの電歪素子群に印加される電圧は第(2)式の
ように表わされる。■の添字はfs1図(b)に示した
電極の番号である。
Further, the voltage applied to the two electrostrictive element groups is expressed as in equation (2). The subscript ``■'' is the number of the electrode shown in fs1 diagram (b).

¥l::¥65in(:t□72))第(2)式共振状
態においては、電歪素子に印加される電圧に対する応答
にπ/2の時間遅れがあるとして、たて変位量Zは第(
3)式で与えられる(π/2の遅れがある時、加えた電
気エネルギーはすべて機械エネルギーに変換される)。
¥l::¥65in(:t□72)) Equation (2) In the resonance state, assuming that there is a time delay of π/2 in the response to the voltage applied to the electrostrictive element, the vertical displacement Z is No. (
3) Given by the equation (when there is a delay of π/2, all the applied electrical energy is converted into mechanical energy).

Z=P6  sin  nwXV6 5in(ωt−π
/2)+ Po  5in(n tc −π/2)  
xvosin  ta t= P(、V6 gin((
n+1) tc+ωt )−−−一第(3)式ここで第
1図(C)に示した検出用電極5におけるたて変位量Z
は前述の第(3)式においてことによって得られる。
Z=P6 sin nwXV6 5in(ωt-π
/2) + Po 5in (ntc -π/2)
xvosin ta t= P(, V6 gin((
n+1) tc+ωt ) --- First equation (3) Here, the amount of vertical displacement Z in the detection electrode 5 shown in FIG. 1(C)
can be obtained from the above equation (3).

ここで前述の様に電歪素子に印加される電圧に対する変
位量の応答は共握状態においてπ/2の位相遅れがある
が、電歪素子の変位量に対して発生する逆起電圧の応答
の遅れは抵抗12の抵抗値が電歪素子5のインピーダン
ス(共振時)に対して大きいときにはないとみなしても
よい、すなわち検出用電極の電歪素子の分極によってた
て変位2と起電圧V、の位相が一致する車になる。した
がって検出用電極において発生する電歪素子の逆起電圧
v5は以下の様になる。
As mentioned above, the response of the amount of displacement to the voltage applied to the electrostrictive element has a phase delay of π/2 in the co-grip state, but the response of the back electromotive force generated to the amount of displacement of the electrostrictive element It can be assumed that the delay in 2 is not present when the resistance value of the resistor 12 is larger than the impedance of the electrostrictive element 5 (at resonance), that is, due to the polarization of the electrostrictive element of the detection electrode, the vertical displacement 2 and the electromotive force V , will be a car whose phases match. Therefore, the back electromotive force v5 of the electrostrictive element generated in the detection electrode is as follows.

yVd sin(wt+135” ) ここでVoは定数である。yVd sin (wt+135”) Here, Vo is a constant.

尚、抵抗12の抵抗値が電歪素子5のインピーダンスに
比べて小さいときにはオペアンプの入力端子の電圧は更
に90@進む。
Note that when the resistance value of the resistor 12 is smaller than the impedance of the electrostrictive element 5, the voltage at the input terminal of the operational amplifier advances further by 90@.

したがって前述の移相器15は抵抗12の抵抗値が電歪
素子のインピーダンス(共振時)に比べて大きいときに
は入力を135°位相を遅らせて、出力する移相器であ
ればよく、抵抗12の抵抗値が小さいときには入力を2
25°位相を遅らせて出力する移相器であればよい。
Therefore, the above-mentioned phase shifter 15 may be any phase shifter that delays the input phase by 135 degrees and outputs the input when the resistance value of the resistor 12 is larger than the impedance of the electrostrictive element (at resonance). When the resistance value is small, input 2
Any phase shifter that outputs with a 25° phase delay may be used.

また以上の説明においてはミーチャム発振回路、バンド
パスフィルタ、増幅器で生じる位相の進みあるいは遅れ
を無視したが実際の回路においてはかかる回路で生じる
位相の進み、遅れも考慮して移相器15の移相特性を決
定すればよい。
Furthermore, in the above explanation, the phase lead or lag occurring in the Meacham oscillator circuit, bandpass filter, and amplifier has been ignored, but in an actual circuit, the phase lead or lag occurring in such a circuit is also taken into account and the phase shifter 15 is shifted. What is necessary is to determine the phase characteristics.

次に第3図を用いて本発明の駆動回路の第2の実施例に
ついて説明する。
Next, a second embodiment of the drive circuit of the present invention will be described with reference to FIG.

第3図において第2図と同様の機能を有する素増幅回路
である。第2図に示した実施例においてはミーチャム回
路を用いて駆動回路を構成したが、かかる第2の実施例
においてはいわゆる振動帰遷型の駆動回路が開示されて
いる。
FIG. 3 shows an elementary amplifier circuit having the same function as that in FIG. 2. In the embodiment shown in FIG. 2, the drive circuit is constructed using a Meacham circuit, but in the second embodiment, a so-called vibration return type drive circuit is disclosed.

本実施例でも第2図に示した実施例と同様に移相器11
を設けて駆動回路の入力端の位相と出力端の位相とが所
定の関係を満たす様に構成される。ここで所定の関係と
は第2図に示した実施例と同様に駆動回路の出力により
駆動される電歪素子群2a、2bの振動が、振動検出用
の電歪素子2cに伝搬するまでの時間を補償するような
位相の関係である。
In this embodiment, the phase shifter 11 is similar to the embodiment shown in FIG.
is provided so that the phase of the input end and the phase of the output end of the drive circuit satisfy a predetermined relationship. Here, the predetermined relationship means that the vibration of the electrostrictive element groups 2a and 2b driven by the output of the drive circuit propagates to the electrostrictive element 2c for vibration detection, as in the embodiment shown in FIG. This is a phase relationship that compensates for time.

上記構成において移相器15の移相量を調整する事によ
り増幅器14に入力された共振周波電圧(電流)が駆動
回路の片方の出力端子(電極3)に達するまでに生じる
位相のずれを補償することができる。すなわち振動検出
用電歪素子からの信号の入力インピーダンス(第3図に
おける抵抗15の抵抗値)が十分高い場合(電圧検出時
)は135°の位相遅れが生じるようにする0反対に入
力インピーダンスが低い場合(電流検出時)は225°
の位相遅れが生じるようにする。つまり第2図に示した
実施例と同様に電極3に印加している周波電圧をV6s
inwtで表わすとき、電極5より増幅器への入力電圧
は抵抗15の抵抗値が電歪素子5のインピーダンスより
大きい場合にはV、sin  (wt+135°)、小
さい場合には入力電流はIo ain  (wt+22
5@)である。
In the above configuration, by adjusting the phase shift amount of the phase shifter 15, the phase shift that occurs before the resonant frequency voltage (current) input to the amplifier 14 reaches one output terminal (electrode 3) of the drive circuit is compensated. can do. In other words, if the input impedance of the signal from the electrostrictive element for vibration detection (resistance value of resistor 15 in Fig. 3) is sufficiently high (during voltage detection), a phase delay of 135° will occur. 225° when low (when detecting current)
so that a phase delay occurs. In other words, as in the embodiment shown in FIG. 2, the frequency voltage applied to the electrode 3 is V6s.
When expressed in inwt, the input voltage from the electrode 5 to the amplifier is V, sin (wt+135°) when the resistance value of the resistor 15 is larger than the impedance of the electrostrictive element 5, and when it is smaller, the input current is Io ain (wt+22
5@).

本実施例は第2図の実施例に比べると共振周波数調整抵
抗12が無くなり簡略な構成になり、また、従来の振動
帰還型発振器に比べると位相補償を行なったことで共振
周波数追従性及び励振電圧に対してとり出せる出力が向
上する。また本実施例も第2図に示した実施例と同様に
バンドパスフィルタ、増幅器等や生じる位相の進みある
いは遅れを無視したが実際の回路ではかかる位相の進み
、遅れを考慮して移相器15の移相特性を決定すればよ
い。
Compared to the embodiment shown in FIG. 2, this embodiment eliminates the resonant frequency adjustment resistor 12, resulting in a simpler configuration. Also, compared to the conventional vibration feedback type oscillator, phase compensation is performed to improve resonant frequency followability and excitation. The output that can be extracted from the voltage increases. Also, in this embodiment, similar to the embodiment shown in FIG. 2, the phase lead or lag caused by the bandpass filter, amplifier, etc. is ignored, but in an actual circuit, the phase shifter is 15 phase shift characteristics may be determined.

以上説明した様に本実施例においては振動波モータの駆
動回路において移相器15を設けて従来の欠点を解消し
たわけであるが、振動検出用電歪素子の設けられる位置
に応じてどの程度移相器15により位相させればよいか
を第4図、第5図を用いて説明する。
As explained above, in this embodiment, the phase shifter 15 is provided in the drive circuit of the vibration wave motor to eliminate the conventional drawbacks. How to shift the phase using the phase shifter 15 will be explained using FIGS. 4 and 5.

第4図において(A)〜(D)は振動検出用電歪素子の
配置例を示す平面図であり、そのうち第4図(A) 〜
(C)には電歪素子群2a、2bを第1図(C)に示し
た実施例と全く同様に配置し、振動検出用の電歪素子の
配置の例を(a) 、(b) 。
In FIG. 4, (A) to (D) are plan views showing examples of arrangement of electrostrictive elements for vibration detection, of which FIG.
In (C), the electrostrictive element groups 2a and 2b are arranged in exactly the same way as in the embodiment shown in Fig. 1 (C), and examples of the arrangement of electrostrictive elements for vibration detection are shown in (a) and (b). .

(c)、(e)、CD、(g)として示している。また
第4図(D)には電歪素子群2a、2b、第1図(C)
に示した実施例とは別のパターンにて配置した場合の振
動検出用の電歪素子の配置の例を(C)、(d)として
示している。尚第4図(A)〜(D)において電歪素子
の配置を示す(C)は共通に用いられているが、184
図(A)〜(D)に示したどの(C)も同じ位相で振動
しているので共通した符号で示している。
They are shown as (c), (e), CD, and (g). Also, FIG. 4(D) shows electrostrictive element groups 2a, 2b, and FIG. 1(C).
Examples of the arrangement of electrostrictive elements for vibration detection in the case where they are arranged in a pattern different from the embodiment shown in (C) and (d) are shown. Note that (C) showing the arrangement of the electrostrictive elements is commonly used in FIGS. 4(A) to (D), but 184
All (C) shown in FIGS. (A) to (D) vibrate in the same phase, so they are indicated by common symbols.

また第5図(A)(B)には第4図(龜)〜(g)に示
した場所に配置された振動検出用電歪素子に発生する起
電圧の位相が電ai3.4に印加される周波電圧の位相
とどのような関係にあるか前述の方法と同様に算出した
結果を示している。尚第5図(A)(B)には振動検出
用電歪素子の負荷抵抗の抵抗値が、電歪素子のインピー
ダンスに比べて大きい場合について示している。第5図
(A)は電極4に印加する周波電圧が電極3に印加する
周波電圧より90°進んでいる場合を示し1反対に第5
図(B)は電極3に印加する周波電圧が電極4に印加す
る周波電圧より90°進んでいる場合を示している。
In addition, in Fig. 5 (A) and (B), the phase of the electromotive force generated in the electrostrictive elements for vibration detection placed at the locations shown in Fig. 4 (h) to (g) is applied to the electric ai3.4. This figure shows the result of calculating the relationship with the phase of the frequency voltage using the same method as described above. Note that FIGS. 5A and 5B show a case where the resistance value of the load resistance of the electrostrictive element for vibration detection is larger than the impedance of the electrostrictive element. Figure 5 (A) shows a case where the frequency voltage applied to electrode 4 leads the frequency voltage applied to electrode 3 by 90°.
Figure (B) shows a case where the frequency voltage applied to the electrode 3 leads the frequency voltage applied to the electrode 4 by 90°.

すなわち、第5図(A)と第5図CB)では振動体1と
電歪素子2からなるステータに進行波を発生した場合、
該進行波の進行方向が互いに逆である。すなわち第5図
(A)と第5図(B)ではモータの回転方向が逆になる
。尚第5図(A)(B)では図の反時計廻り方向が位相
の進みを表わしている。第5図(A)と第5図(B)を
比べてもわかる様に(C)あるいは(d)(e)に示し
た場所に振動検出用電歪素子を配置すれば、電極3.4
に印加する周波電圧を切り換えてモータの回転方向を変
えても該素子に発生する起電圧の位相は変わらない、し
たがって(C)あるいは(d) (e)に示した場所に
振動検出用電歪素子を配置することによってモータの回
転方向を変えた場合に移相器14の移相量を切り換える
必要はない。
That is, in FIG. 5(A) and FIG. 5CB), when a traveling wave is generated in the stator consisting of the vibrating body 1 and the electrostrictive element 2,
The traveling directions of the traveling waves are opposite to each other. That is, the rotation direction of the motor is reversed in FIG. 5(A) and FIG. 5(B). In FIGS. 5(A) and 5(B), the counterclockwise direction of the diagram represents the advance of the phase. As can be seen by comparing FIG. 5(A) and FIG. 5(B), if the electrostrictive element for vibration detection is placed at the location shown in (C), (d), and (e), the electrode 3.
Even if the direction of rotation of the motor is changed by switching the frequency voltage applied to the element, the phase of the electromotive force generated in the element does not change. When the rotation direction of the motor is changed by arranging the elements, it is not necessary to change the amount of phase shift of the phase shifter 14.

これに対して第4図の(c)、(d)、(e)以外に示
した場所(a) 、 (b) 、 CD 、 (g)に
振動検出用の電歪素子を配置する場合にはモータの回転
方向を変える度に移相器14の移相量を切り換える必要
がある。
On the other hand, when placing electrostrictive elements for vibration detection at locations (a), (b), CD, and (g) other than (c), (d), and (e) in Figure 4, It is necessary to switch the amount of phase shift of the phase shifter 14 every time the rotation direction of the motor is changed.

なおこれらの起電圧の位相は無負荷状態(負荷抵抗無限
大〕であって負荷抵抗を小さくすると前述の実施例にお
いても示した様に検出器は電流源となるわけで起電流と
して検出されることになる。この場合の位相は起電圧の
位相より更に90°進むことになる。
Note that the phase of these electromotive voltages is in a no-load state (load resistance is infinite), and when the load resistance is reduced, the detector becomes a current source as shown in the above example, and is detected as an electromotive current. In this case, the phase will lead the phase of the electromotive force by 90°.

尚本実施例においては電気−機械エネルギー変換素子と
して電歪素子を用いたが他の圧電素子。
In this example, an electrostrictive element was used as the electro-mechanical energy conversion element, but other piezoelectric elements may be used.

磁歪素子を用いてよいのは勿論である。Of course, a magnetostrictive element may be used.

〈発明の効果〉 以上説明した様に、大発明に依れば、振動体の振動を検
出して振動に相応する信号を出力する検出手段と、該検
出手段の信号に応じて振動波モータの駆動力源である電
気−機械変換素子に共振周波数の周波電圧を印加する発
振手段と、前記検出手段の信号の位相と前記周波電圧の
位相とを振動波モータの駆動が効率良く行われる様に合
わせる位相手段とを設けたので、常に良好に振動波モー
タの駆動を行わせることができるという効果を奏する。
<Effects of the Invention> As explained above, according to the great invention, there is a detecting means for detecting the vibration of a vibrating body and outputting a signal corresponding to the vibration, and a detecting means for detecting the vibration of a vibrating body and outputting a signal corresponding to the vibration, and a vibration wave motor for controlling the vibration wave motor according to the signal of the detecting means. An oscillation means for applying a frequency voltage at a resonant frequency to an electro-mechanical conversion element that is a driving force source, and a phase of a signal from the detection means and a phase of the frequency voltage so that the vibration wave motor can be driven efficiently. Since the matching phase means is provided, it is possible to always drive the vibration wave motor satisfactorily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)は振動波モータの断面図、第1図(b)は
第1図(a)に示した振動波モータの振動体l、電歪素
子2から成るステータの説明図、 第1図(C)は電歪素子の分極パターン及び配線を示し
た平面図。 第1図(d)は電歪素子の分極位置と符号との対応を示
した図。 第2図は本発明の第1の実施例の駆動回路の回路図、 第3図は本発明の第2の実施例の駆動回路の回路図、 第4r111(A)〜(D)は振動検出用電歪素子の配
置を示す図、 第5図(A)、(B)は第4図(A)〜(D)に示した
振動検出用電歪素子に発生する起電力の位相と電極3.
4に印加される電圧の位相との関係を示す図である。 l−一−−振動体 2−−−一電歪素子 13−−−−ミーチャム回路 15−−−一移相器
FIG. 1(a) is a sectional view of the vibration wave motor, and FIG. 1(b) is an explanatory diagram of the stator consisting of the vibrating body l and the electrostrictive element 2 of the vibration wave motor shown in FIG. 1(a). FIG. 1(C) is a plan view showing the polarization pattern and wiring of the electrostrictive element. FIG. 1(d) is a diagram showing the correspondence between polarization positions and signs of an electrostrictive element. FIG. 2 is a circuit diagram of a drive circuit according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a circuit diagram of a drive circuit according to a second embodiment of the present invention, and 4r111(A) to (D) are vibration detection Figures 5(A) and 5(B) are diagrams showing the arrangement of the electrostrictive elements for vibration detection and the phase of the electromotive force generated in the electrostrictive elements for vibration detection shown in Figures 4(A) to (D) and the electrode 3. ..
4 is a diagram showing the relationship between the voltage applied to the voltage and the phase thereof. l-1--Vibrating body 2--1 Electrostrictive element 13--Meacham circuit 15--1 Phase shifter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  周波電圧が印加された電気−機械変換素子の伸縮運動
に励起されて振動体に生じる振動波により移動体を駆動
する振動波モータの駆動回路において、前記振動体の振
動を検出して振動に相応する信号を出力する検出手段と
、前記検出手段の信号に応じて前記電気−機械変換素子
に印加する周波電圧の周波数を共振周波数とする手段と
、前記検出手段の信号の位相と前記周波電圧の位相とを
所定の関係にする移相手段とを具備したことを特徴とす
る振動波モータの駆動回路。
In a drive circuit for a vibration wave motor that drives a moving body by vibration waves generated in a vibrating body excited by the expansion and contraction movement of an electro-mechanical transducer to which a frequency voltage is applied, a vibration wave motor detects the vibration of the vibrating body and responds accordingly to the vibration. a detection means for outputting a signal that outputs a signal, a means for making the frequency of a frequency voltage applied to the electro-mechanical conversion element a resonance frequency in accordance with the signal of the detection means, and a means for outputting a signal of the frequency voltage applied to the electro-mechanical conversion element according to the signal of the detection means; What is claimed is: 1. A drive circuit for a vibration wave motor, comprising: a phase shift means for setting a phase in a predetermined relationship.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63209482A (en) * 1987-02-24 1988-08-31 Canon Inc Controlling circuit of oscillatory wave motor
JPH01238471A (en) * 1988-03-16 1989-09-22 Fukoku:Kk Input controller for ultrasonic motor
US4888514A (en) * 1987-10-16 1989-12-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Driving apparatus for ultrasonic motor
JPH02119586A (en) * 1988-10-27 1990-05-07 Seiko Instr Inc Ultrasonic motor unit
JPH03243183A (en) * 1990-02-21 1991-10-30 Seiko Instr Inc Ultrasonic motor device
JPH03273876A (en) * 1990-03-22 1991-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Driving method of supersonic motor
JPH07203693A (en) * 1994-02-07 1995-08-04 Nikon Corp Power supply frequency optimizing unit for ultrasonic motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59204477A (en) * 1983-05-04 1984-11-19 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Surface wave motor utilizing supersonic wave vibration

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59204477A (en) * 1983-05-04 1984-11-19 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Surface wave motor utilizing supersonic wave vibration

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63209482A (en) * 1987-02-24 1988-08-31 Canon Inc Controlling circuit of oscillatory wave motor
JPH0570393B2 (en) * 1987-02-24 1993-10-05 Canon Kk
US4888514A (en) * 1987-10-16 1989-12-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Driving apparatus for ultrasonic motor
JPH01238471A (en) * 1988-03-16 1989-09-22 Fukoku:Kk Input controller for ultrasonic motor
JPH02119586A (en) * 1988-10-27 1990-05-07 Seiko Instr Inc Ultrasonic motor unit
JPH03243183A (en) * 1990-02-21 1991-10-30 Seiko Instr Inc Ultrasonic motor device
JPH03273876A (en) * 1990-03-22 1991-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Driving method of supersonic motor
JPH07203693A (en) * 1994-02-07 1995-08-04 Nikon Corp Power supply frequency optimizing unit for ultrasonic motor

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