JP2000166263A5 - - Google Patents

Description

図４（ａ）は圧電振動子の平面構造を詳細に示した図であり、図４（ｂ）は圧
電振動子の断面構造を詳細に示した図である。
圧電振動子１は、周方向にわたって等間隔に配置した６本の突起１１を有する
円板形状の弾性体１０と両面に電極９を形成した圧電素子８とで構成される。圧
電素子８の弾性体１０との接着面側には全面電極９ｃが形成されており、反対面
には周方向に１２等分割された電極パターン（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、・ ・
・ ａ６、ｂ６）が形成されている。これら電極９は真空蒸着法により形成され
ている。図中に（＋）および（−）は分極方向を表しており、隣接する２つの電
極を組みとして各組ごと交互に方向が逆転するような厚み方向の分極処理が施し
てある。（＋）は弾性体１０との接着面に対して正の電界を印加し、（−）は接
着面に対して負の電界を印加して分極処理を行なっている。分極処理を施した後
、電極パターン（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、・ ・ ・ ａ６、ｂ６）を１つおき
に結線して、２組の電極群９ａ、９ｂを構成している。弾性体１０は金属製の円
板形状であり、圧電素子８との接着面と反対側の表面には振動をロータ２の回転
力に変換するための矩形状の突起１１が設けられている。突起１１は、１２等分
された電極パターン（ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、・ ・ ・ ａ６、ｂ６）の境界
線の１つおきの位置に配置され、周方向に６本設けられている。

図５は、超音波モータの動作原理を示す図である。
圧電素子の電極群９ａ、９ｂのいずれか一方の電極群に励振信号を入力すると
、選択された電極群が所定の周波数で圧電振動子１を励振し、圧電振動子１には
周方向に３波長分の屈曲定在波が発生する。斜線部の電極群９ａに励振信号を入力すると、突起１１は屈曲定在波の腹と節の中間に位置するため、突起１１は弧を描きながら上下運動を行なう。ここで、所定の圧力でロータ２を突起１１に接触させると、ロータ２が突起１１と接触する時に右方向の力を受けるため、ロータ２は右方向に移動する。逆に、白抜きの電極群９ｂに励振信号を入力すると、屈曲定在波と突起１１との位置関係が４分の１波長分ずれるため、ロータ２は左方向の力を受け、ロータの移動方向は反転する。

図６では、自励振駆動回路４を構成する各増幅器１７ａ、１７ｂ、２０の状態
、すなわち能動状態か否かによりモータの駆動状態を制御しているが、モータ制
御回路６は電源電圧を調整してモータを制御することも可能である。
ここで、図２に示した超音波モータの断面構造、図３に示したロータの構造、
図４に示した圧電振動子の構造、および図６の自励振駆動回路の構成を用いて、ロータの回転情報を検出する原理について説明する。

発振信号検出回路４は、圧電振動子１の弾性体１０と反転増幅器２０の間に挿入された検出抵抗２１の両端Ｃ点、Ｄ点の電位差を検知する差動増幅回路２２と、エンベロープ検波回路２５と、コンパレータ２３と、カウンタ２４とで構成されている。
モータ制御回路６は、発振信号検出回路５の出力に基づきロータの回転状態を
判断し、自励振駆動回路４を構成する各増幅器１７ａ、１７ｂ、２０を能動状態
にするか否かを制御する信号を出力して超音波モータの駆動状態を制御する。
本実施の形態３では、自励振駆動回路４を構成する各増幅器１７ａ、１７ｂ、２
０の状態、すなわち能動状態か否かによりモータの駆動状態を制御しているが
、モータ制御回路６は電源電圧を調整してモータを制御することも可能である。

本アナログ式時計は、前述の圧電素子８と突起１１を備えた金属製の弾性体１
０で構成される円板形状の圧電振動子１と、先に図３に示した構成であるととも
に外周に歯車４０を設けたロータ２と、圧電振動子１とロータ２とを加圧接触さ
せるとともに電池のプラス端子電位に電気的接続された加圧バネ３ａと、圧電振
動子１を固定支持するとともにロータ２の回転案内の役割を果たす中心軸１３と
、時計体の地板４１と、地板４１に中心軸１３を固定する止めネジ４２と、地板
４１の前面に配置された文字盤４３と、文字盤４３の前面に設けられた時針４４
、分針４５、秒針４６と、秒針４６に打ち込まれた回転軸を有するとともにロー
タ２の歯車４０と噛み合うに四番車４７と、四番車４７の回転軸から動力を受け
る三番車４８と、三番車４８から動力を受けるとともに分針４５と結合した分車
４９と、分車４９の前方にあって時針４４と結合する筒車５０と、から構成され
ている。

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