JP2000253680A

JP2000253680A - 超音波モータの駆動方法

Info

Publication number: JP2000253680A
Application number: JP11051511A
Authority: JP
Inventors: Kosei Wada; 好世和田
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な回転角度位置制御を行うことができる
超音波モータの駆動方法を提供する。【解決手段】ステータ５及びロータ６に印加される駆
動信号間に周波数差Δｆを与えると、振動波の噛合位置
が変化してロータ６が回転するが、これらの間の位相差
θを周波数差可変とは別に可変してロータ６の位置を調
整する。位相差θは外部入力機器１７’によって調整す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータの駆
動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波モータは、固定子と移動子
とを圧接状態で対向させ、固定子側に複数の圧電振動子
を所定間隔離隔させて貼着し、当該振動子に９０度位相
差を有する駆動信号を供給して、移動子を移動させる。
移動子の形状が円環状である場合、超音波モータは移動
子をロータとする回転運動型の超音波モータとして機能
し、移動子の形状が板状である場合、超音波モータは移
動子をスライダとする直線運動型の超音波モータとして
機能する。

【０００３】いずれの場合の超音波モータにおいても、
上記位相差を有する駆動信号の圧電振動子への印加によ
って固定子表面に進行波を発生させて移動子を移動させ
る。すなわち、固定子表面に進行波が発生すると、固定
子表面上の微小領域各点は、進行波の進行方向及び固定
子の厚み方向で規定される平面内で楕円運動を行う。固
定子と移動子とは圧接状態にあるため、固定子表面上の
微小領域各点が例えば左回りの楕円運動を行うと、移動
子はその表面と固定子表面との間の摩擦力によって右方
向に移動する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波モータにおいては、固定子表面上の微小領域
各点が楕円運動を行うことによって、当該各点と移動子
の対向微小領域各点との間に摩擦が生じ、その摩擦力に
よって移動子を移動させるため、駆動力が小さく、ま
た、楕円運動時の対向微小領域各点間のすべり状態変化
によって摩擦力が変化するため、移動子の正確な移動制
御を行うことができない。本発明は、このような課題に
鑑みてなされたものであり、従来に比して駆動力が大き
く、良好な回転角度位置制御を行うことが可能な超音波
モータの駆動方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る超音波モータの駆動方法は、それぞれ
の表面に振動波が形成される駆動信号を圧接状態で対向
配置された固定子及び移動子のそれぞれに印加し、前記
駆動信号間の周波数差に応じて前記振動波の噛合位置を
変化させて前記移動子を移動させる超音波モータの駆動
方法において、前記駆動信号の一方の周波数を他方に対
して可変する工程と、前記工程とは独立して前記駆動信
号間の位相差を可変する工程とを備えることを特徴とす
る。

【０００６】本発明の駆動方法によれば、駆動信号の周
波数差に応じて振動波の噛合位置を変化させて移動子を
移動させる。ここで説明される振動波は、固定子及び移
動子の対向表面の物理的変形によって構成される物理的
変位の波であり、９０度位相差を有する上記従来の駆動
信号をそれぞれの振動子に印加する場合には、振動波は
進行波を構成する。この振動波の噛合による駆動方法
は、従来の微小領域各点間の摩擦力による駆動方法と異
なり、従来に比して駆動力が大きく、また、移動制御精
度を向上させることができる。

【０００７】この駆動方法においては、駆動信号の一方
の周波数を他方に対して可変することにより、振動波の
噛合位置変化を促して移動子を移動させるが、この工程
とは独立して駆動信号間の位相差を可変する工程を備え
ている。駆動信号間の位相差を可変すると、振動波の噛
合位置が変化して周波数可変による移動子の移動とは別
に移動子を移動させることができるため、例えば超音波
モータ初期状態における回転位置設定等にこれを用いる
ことができ、更に良好な回転角度位置制御を行うことが
できる。

【０００８】このような駆動信号の一方は、発振回路か
ら出力された所定周波数の入力信号から生成されること
が望ましく、上記位相差の可変工程は、上記入力信号を
分周する工程と、この分周された信号の位相をシフトさ
せる工程と、この位相のシフトした信号を逓倍する工程
とを備えることが好ましい。

【０００９】分周によって入力信号の繰り返し周波数を
低下させると、信号の位相シフト量を分周前の高周波信
号に比較して大きくすることができるので、周波数を低
下させて位相をシフトさせた後、再びこれを逓倍するこ
とによって繰り返し周波数を増加させると、元の入力信
号からみた位相シフト量を大幅に増加させることができ
る。

【００１０】上記位相のシフト工程は、上記分周された
信号を、位相検出器、積分器、電圧制御発振器を順次接
続し、電圧制御発振器の出力を分周器を介して位相検出
器に帰還してなる位相同期ループに入力し、電圧制御発
振器に入力される電圧レベルを外部から可変することに
よって行われることが好ましい。電圧制御発振器は入力
される電圧レベルに応じて出力信号の周波数が変化する
が、この出力信号は分周器を介することによって周波数
が低下し、上記分周された信号と共に位相検出器に入力
される。

【００１１】位相検出器の出力は積分器によって平滑化
され、電圧制御発振器に入力され、これらから構成され
る位相同期ループは所望の位相となるようにロックす
る。電圧制御発振器に入力される電圧レベルを外部から
可変すると、その出力周波数が変動し、位相同期ループ
のロックレンジ内で位相がずれ、電圧制御発振器の出力
周波数が変化し、これを分周器で分周すれば位相がシフ
トする。

【００１２】なお、上記分周器は、位相検出器に入力さ
れる２つの信号の繰り返し周波数が同一となるように電
圧制御発振器の出力信号を分周することが好ましい。電
圧制御発振器に入力される電圧レベルは、位相同期ルー
プに入力される上記分周された信号の繰り返し周波数に
応じて僅かに変動し、結果的には電圧制御発振器の出力
周波数は位相同期ループがロックしている場合において
も、上記繰り返し周波数の一周期内では変動している。

【００１３】上記分周器が、位相検出器に入力される２
つの信号の繰り返し周波数が同一となるように電圧制御
発振器の出力信号を分周すると、電圧制御発振器の出力
周波数は一周期毎に分周されるので、周期内での小さな
周波数変動は分周器の出力周波数に影響を与えず、安定
した位相シフトを行うことができる。これにより、ジッ
ターが少なく、移動子が滑らかに移動する超音波モータ
を提供することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る超音波モ
ータ及びその駆動方法について説明する。同一要素又は
同一機能を有する要素には同一符号を用いるものとし、
重複する説明は省略する。

【００１５】図１は、本実施の形態に係る超音波モータ
を示す構成図である。この超音波モータは、機械的駆動
機構からなる超音波モータ本体１及び超音波モータ本体
１の駆動制御を行う電気制御部２から構成される。

【００１６】まず、機械的駆動機構からなる超音波モー
タ本体１について説明する。

【００１７】超音波モータ本体１は、固定用ベース３中
央部を貫通する回転軸４に互いに対向して設けられた外
縁円形のステータ５及びロータ６を備えている。ロータ
６は、ステータ５及びロータ６それぞれの対向接触面円
周方向に起振した変位波が噛合した状態で、一方の変位
波の位相を他方から変位させることにより回転する。

【００１８】ここで説明される変位波は、ステータ５及
びロータ６の対向表面の物理的変形によって構成される
物理的変位の波であり、９０度位相差を有する従来の駆
動信号をそれぞれの振動子に印加する場合には、変位波
は進行波を構成する。

【００１９】詳説すれば、変位波は、ステータ５及びロ
ータ６双方の対向表面上に形成された超音波による噛面
であり、これらを圧接させることによって当該超音波噛
面が噛合すると、ステータ５及びロータ６変位波間の相
対的移動が規制される。このようにステータ５及びロー
タ６双方の対向表面に変位波が発生し、変位波間の相対
的移動が規制された状態で、超音波噛面としての一方の
変位波を他方に対して移動させると、ロータ６はステー
タ５に対して相対的に回転し、固定子５及び移動子６を
ステータ及びスライダとする場合には、スライダは直線
運動を行う。本願発明者は、このような変位波を噛合さ
せて移動子を移動させる駆動方法を「変位ロックドライ
ブ」として提唱する。なお、変位波としては種々のもの
が考えられるが、以下の説明においては、変位波は進行
波であるものとする。

【００２０】固定用べース３は、超音波モータが適用さ
れるカメラ等の本体機器の固定側に当該超音波モータを
固定するためのものである。固定用べース３の中央部に
は、これを上下方向に貫く貫通孔３ｈが形成されてい
る。

【００２１】ステータ５は、セラミック圧電素子からな
る円環状の振動子５ｖと、振動子５ｖが裏面外周部に貼
着された金属からなる円環状の弾性体５ｅとを備えてい
る。弾性体５ｅの内周部５ｉは例えばネジ留め等により
固定用ベース３に固定され、外周部５ｏと内周部５ｉと
の間の円環状の中間部５ｍは肉薄であり、この中間部５
ｍが外周部の振動を容易にさせるとともに、内周部５ｉ
と外周部５ｏとの間の振動伝達を抑制している。ステー
タ５の中央部にも、これを上下方向に貫く貫通孔５ｈが
形成されている。

【００２２】ロータ６は、ステータ５と同一構造を有
し、セラミック圧電素子からなる円環状の振動子６ｖ
と、振動子６ｖが上面外周部に貼着された金属からなる
円環状の弾性体６ｅとを備えている。弾性体６ｅの内周
部６ｉは回転軸４に固定され、弾性体６ｅは外周部６ｏ
と内周部６ｉとの間に円環状の肉薄中間部６ｍを備え
る。

【００２３】回転軸４は、固定用ベース３及びステータ
５の貫通孔３ｈ及び５ｈ内を貫挿している。回転軸４
は、固定用べース３の貫通孔３ｈに嵌合固定された軸受
７に回転自在に支持されている。回転軸４の上記軸受７
による支承位置より上方には、回転軸４より大径のボス
８が設けられている。ロータ側弾性体６ｅの内周部６ｉ
は、ボス８とステータ側弾性体５ｅとの間に位置し、ボ
ス８に圧入固定されている。なお、回転軸４の下部に
は、例えばＣリング等のスナップリング９が取り付けら
れており、このスナップリング９と上記軸受７との間
に、スペーサ１０を介して圧縮バネ１１が介挿されてい
る。この圧縮バネ１１によって、回転軸４及びボス８は
常時下方に付勢されている。

【００２４】ステータ側弾性体５ｅは、外周部５ｏ上面
に幅狭円環状の凸部５ｐを有し、ロータ側弾性体６ｅ
は、外周部６ｏ裏面に幅狭円環状の凸部６ｐを有する。
弾性体５ｅ、６ｅを全面接触させると、励振側の振動が
相手側に大部分伝わって変位波の変位量が減衰してしま
うが、弾性体５ｅ，６ｅは凸部５ｐ，６ｐを有してお
り、接触表面が狭小となることから、弾性体５ｅ，６ｅ
に変位波を保持することができる。

【００２５】ロータ側凸部６ｐとステータ側凸部５ｐと
の間には、例えば樹脂等より成る環状の緩衝摩擦部材１
２が介在し、緩衝摩擦部材１２はこれらと圧接状態にあ
る。すなわち、ロータ側凸部６ｐは、圧縮バネ１１の弾
性力よって緩衝摩擦部材１２を介してステータ側凸部５
ｐを押圧している。

【００２６】緩衝摩擦部材１２は、上記凸部５ｐ又は凸
部６ｐに生ずる変位波を相手側に伝達しにくくする動作
をする一種の振動のローパスフィルタの作用をさせてい
ることから、ステータ側弾性体５ｅ側の変位波とロータ
側弾性体６ｅ側の変位波の相互干渉を防止して正常な変
位波を両者に発生させる。すなわち、振動子を例えば５
０ｋＨｚで振動させて変位波を両者に発生させている場
合、この５０ｋＨｚの振動は相手側には伝達されにく
く、変位波の回転の周波数である例えば１００Ｈｚの振
動は相手側に伝達される。さらに、緩衝摩擦部材１２
は、金属同士（凸部５ｐ，６ｐ）の直接接触を回避して
異音の発生を防止し、さらに圧接部の耐久性を向上させ
る。なお、緩衝摩擦部材１２は、凸部５ｐ，６ｐの何れ
にも固定されずに、凸部５ｐ，６ｐ間に介在している構
成でも、一方に固定している構成でも良い。

【００２７】回転軸４のさらに上部には、互いの導通を
遮断した３個のリング１３ａ，１３ｂ，１３ｃから成る
スリップリング１３が固定されている。これらのリング
１３ａ，１３ｂ，１３ｃに対しては、固定用ベース１の
上部に設けられたロータ用の通電ブラシ１５ａ，１５
ｂ，１５ｃが、それぞれ接触するように配置されてい
る。

【００２８】通電ブラシ１５ａ，１５ｂは、それぞれロ
ータ用駆動信号の第１成分供給用のブラシ、ロータ用駆
動信号の第２成分供給用のブラシであり、通電ブラシ１
３ｃは、グランド用のブラシである。ここで、第１成分
及び第２成分は、９０°位相差を有し、正弦波であるこ
とが好ましいが、これらは方形波であってもよい。

【００２９】ステータ側振動子５ｖに電気制御部２から
２つの互いに関連した成分を有するステータ用駆動信号
を印加し、ステータ側弾性体５ｅにその円周方向に沿っ
て変位波を発生させる。なお、ステータ用駆動信号の上
記２つの成分は、９０°位相差を有し、正弦波であるこ
とが好ましいが、これらは方形波であってもよい。

【００３０】このようにして発生した変位波は、あたか
も円環上を変位波が回転しているような形態なので、以
降これを「回転変位波」として説明する。すなわち、ス
テータ側振動子５ｖに電気制御部２から上記２相のステ
ータ用駆動信号を印加すると、ステータ側弾性体５ｅに
その円周方向に沿って進行する回転変位波が発生する。
また、別の駆動信号を印加すると、ステータ側弾性体５
ｅに定在波等が発生する。

【００３１】一方、ロータ側振動子６ｖに電気制御部２
からスリップリング１３を介して２つの互いに関連した
成分を有するロータ用駆動信号を印加し、ロータ側弾性
体６ｅにその円周方向に沿って進行する変位波を発生さ
せる。すなわち、ロータ側振動子６ｖに電気制御部２か
らスリップリング１３を介して上記２相の駆動信号を印
加すると、ロータ側弾性体６ｅにその円周方向に沿って
進行する回転変位波が発生する。また、別の駆動信号を
印加すると、ロータ側弾性体６ｅに定在波等が発生す
る。

【００３２】本実施の形態に係る超音波モータにおいて
は、ステータ側弾性体５ｅ及びロータ側弾性体６ｅの変
位波としての回転変位波が噛合した状態で、一方の変位
波の位相を他方からシフトすることで、ロータ側弾性体
６ｅ及び回転軸４の噛合回転位置がシフトし、シフト量
の連続が回転となる。したがって、シフト量の連続性が
無くなれば、変位波噛合は行われつつも、ロータ６は回
転しない。以下、詳説する。

【００３３】図２は、前述した圧電振動子５ｖ又は６ｖ
の一方面側の平面図である。振動子５ｖ，６ｖは、円環
状の圧電セラミック板ＣＭと、圧電セラミック板ＣＭの
一方面上に形成されたそれぞれ４個の第１電極部Ｓ１〜
Ｓ４及び第２電極部Ｃ１〜Ｃ４とを備えている。第１電
極部Ｓ１〜Ｓ４及び第２電極部Ｃ１〜Ｃ４は、振動子が
周方向全体で５波長（５λ）の定在波を発生し得るよう
に機械角３６゜で等配されている。第１電極部Ｓ１〜Ｓ
４、第２電極部Ｃ１〜Ｃ４は、各々隣り合う領域で厚み
方向の分極方向が互いに逆向き（図示＋−参照）となる
ように予め分極処理が施されている。なお、各電極Ｓ１
〜Ｓ４及びＣ１〜Ｃ４は、円環圧電セラミック板ＣＭの
内縁及び外縁との間に隙間を空けることなく設けられて
いる。

【００３４】図３は、振動子５ｖ又は６ｖの他方面側の
平面図である。円環状の圧電セラミック板ＣＭの他方面
上には、圧電セラミック板ＣＭの一方面上の第１電極部
Ｓ１〜Ｓ４の形成領域全体に対向する第１側電極部ＳＳ
と、第２電極部Ｃ１〜Ｃ４の形成領域全体に対向する第
２側電極部ＣＣとが設けられている。第１側電極部ＳＳ
と第２側電極部ＣＣとの間には、機械角で１８゜、電気
角で９０゜をなして互いに対向するフィードバック用電
極部ＦＢ，ＦＢ’が設けられている。

【００３５】図１を再び参照すると、ステータ側振動子
５ｖの上記一方面は、その全面が金属弾性体５ｅの上面
側に接着剤又は導電性接着剤で接着されている。一般に
は非導電性接着剤を用いても、接着剤厚が薄いため機械
加工面の荒小部分が接触し、電気的には導通する。金属
弾性体５ｅは、固定用ベース３に電気的に接続されてお
り、ステータ側振動子５ｖの一方面に形成された電極Ｓ
１〜Ｓ４，ＦＢ，Ｃ１〜Ｃ４は、グランドに接続されて
いる。一方、ステータ側振動子５ｖの第１側電極部ＳＳ
及び第２側電極部ＣＣは駆動回路１６に接続されてい
る。

【００３６】駆動回路１６は、グランドとステータ側振
動子５ｖの第１側電極部ＳＳとの間にステータ用駆動信
号の第１成分である正弦波電圧信号（ｓｉｎ波）を印加
し、グランドと第２側電極部ＣＣとの間にこれと９０°
の位相差を有する第２成分である正弦波電圧信号（ｃｏ
ｓ波）を印加し、ステータ側振動子５ｖ及びこれに貼着
された弾性体５ｅの円周方向に変位波を発生し、回転変
位波を形成する。駆動回路１６には、振動子５ｖの変位
量に応じてフィードバック用電極部ＦＢ，ＦＢ’間に発
生した変位検出信号としての圧電電圧信号が入力され、
入力された変位検出信号に基づいてステータ側振動子５
ｖに供給される正弦波電圧信号の周波数及び位相を一定
に維持する。

【００３７】ロータ側振動子６ｖの上記一方面は、その
全面が金属弾性体６ｅの上面側に接着剤又は導電性の接
着剤を用いて接着されている。金属弾性体６ｅは、これ
に電気的に順次接続された内部配線１４ｃ、リング１３
ｃ、通電ブラシ１５ｃを介して固定用ベース３に電気的
に接続されており、ロータ側振動子６ｖの一方面に形成
された電極Ｓ１〜Ｓ４、ＦＢ、Ｃ１〜Ｃ４は、グランド
に接続されている。

【００３８】一方、ロータ側振動子６ｖの第１側電極部
ＳＳは、これに電気的に順次接続された内部配線１４
ａ、リング１３ａ、通電ブラシ１５ａを介して駆動回路
１６に接続されている。ロータ側振動子６ｖの第２側電
極部ＣＣは、これに電気的に順次接続された内部配線１
４ｂ、リング１３ｂ、通電ブラシ１５ｂを介して駆動回
路１６に接続されている。

【００３９】駆動回路１６は、グランドとロータ側振動
子６ｖの第１側電極部ＳＳとの間にロータ用駆動信号の
第１成分としての正弦波電圧信号（ｓｉｎ波）を印加
し、グランドと第２側電極部ＣＣとの間にこれと９０°
の位相差を有するロータ用駆動信号の第２成分としての
正弦波電圧信号（ｃｏｓ波）を印加し、ロータ側振動子
６ｖ及びこれに貼着された弾性体６ｅ円周方向に変位波
を発生し、回転変位波を形成する。なお、本形態では、
ステータ側振動子５ｖからのフィードバック変位検出信
号を用いて、ステータ側振動子５ｖへ供給される駆動信
号の周波数をステータ５が適性な変位波を起振しうるよ
うに自動制御している。なお、説明において、パルス或
いは矩形波の周波数は、その繰り返し周波数を意味する
ものとする。

【００４０】図４は、駆動信号と振動子の変位の関係を
説明するためのグラフである。なお、振動子厚み方向の
物理的変位Ｖは駆動信号の電圧Ｖに比例するものとし、
グラフ中の直交座標系を示す３軸は、それぞれ時間
（ｔ）、振動子の周方向長（Ｌ）、及び変位又は電圧Ｖ
を示す。ステータ又はロータ側振動子５ｖ，６ｖにおい
て、近接する電極Ｓ１（ＳＳ）及びＣ１（ＣＣ）には、
それぞれＶｓ＝Ｖ₀ｓｉｎωｔ、Ｖｃ＝Ｖ₀ｃｏｓωｔの
駆動電圧が与えられる。なお、Ｖ₀は駆動信号の電圧振
幅、ωは角周波数、Ｔは周期を示す。それぞれの電極位
置における変位は、その中心において表わされるものと
すると、図示の如く、２相の駆動信号Ｖｓ，Ｖｃの印加
によって、物理的変位の極小値を与える点Ｐは、時間の
経過に伴って−Ｌ方向に進行し、駆動信号の印加によっ
て進行波としての回転変位波が形成され、駆動信号の電
気的位相と進行波の物理的位相（位相：共にθとする）
は比例して変化することが分かる。

【００４１】詳説すれば、本例では、振動子の全周方向
長が個別の電極（例えばＳ１）の周方向長（λ／２）の
偶数倍（１０倍）となるように設定されており、個別電
極（Ｓ１）への単相電圧Ｖｓの印加によって５波長（５
λ）の定在波が発生し、個別電極（Ｃ１）への単相電圧
Ｖｃの印加によって上記位相差（λ／４又は−３λ／
４）を有する５波長（５λ）の定在波が発生するように
設定されており、ステータ及びロータ側振動子５ｖ，６
ｖのそれぞれの上記駆動信号を同時に供給すると、ステ
ータ及びロータ側弾性体５ｅ，６ｅのそれぞれの表面に
合成波による回転変位波が形成される。

【００４２】変位ロックドライブを行うためには、ステ
ータ５及びロータ６の円周方向に進む変位波の進行方向
を回転軸４から見て同一方向となるように整える。この
ためには、ステータ５又はロータ６の一方の電極ＳＳ、
ＣＣに入力される駆動電源の極性を互いに逆にするか、
又は片方の入力位相を１８０°反転すればよい。

【００４３】図５は、このような変位波が噛合している
際のステータ／ロータ接触部分を円周方向に沿って切っ
た断面図であり、ステータ用駆動信号（Ｖｓとする）の
位相がロータ用駆動信号（Ｖｓとする）よりもθだけ異
なる場合に、θに相当する分だけロータが回転するよう
すを示す。上述のように、駆動信号Ｖｓの電気的位相と
進行波の物理的位相は比例して変化する。

【００４４】図５（ａ）に示すように、駆動回路１６か
らステータ側振動子５ｖに供給される２つの互いに関連
した駆動信号としての２相のステータ用駆動信号の周波
数がｆ、ロータ側振動子６ｖに供給する２つの互いに関
連したロータ用駆動信号としての２相の駆動信号の周波
数が同様にｆとなるように、制御回路１７が駆動回路１
６を制御すると（すなわち、Δｆ＝０（相対的位相変化
＝０））、ステータ側弾性体５ｅの凸部５ｐに生じる回
転変位波Ａとロータ側弾性体６ｅの凸部６ｐに生じる回
転変位波Ｂが、同相で回転変位し、恰も歯車が噛み合っ
た如く合致してロック作用し、変位を生じる位置も円周
方向に進んで常に位置が変わっているが、Ａ，Ｂは同期
しているため回転軸４は回転せず、ロータ６は静止状態
となる。

【００４５】図５（ｂ）に示すように、駆動回路１６か
らステータ側振動子５ｖに供給される２つの互いに関連
した駆動信号としての２相のステータ用駆動信号の周波
数をｆ、ロータ側振動子６ｖに供給されるロータ用駆動
信号の周波数を（ｆ＋Δｆ）とするように制御回路１７
が駆動回路１６を制御すると、微小周波数差Δｆは位相
差θの連続的な変化と同等であるため、噛み合っていた
回転変位波Ａ，Ｂのうちの、回転変位波Ａが回転変位波
Ｂに対して、連続変化するθに相当する分だけ相対的に
進む関係が生じる。

【００４６】図５（ｃ）に示すように、ステータ５及び
ロータ６は、噛み合い状態を保持するよう加圧力がステ
ータ５及びロータ６間に加えられており、噛み合いを保
持するため、この時、ステータ５不動の状態で回転変位
波Ａ，Ｂが噛み合い、双方の相対位置関係がロックする
ように、位相の変化分だけロータ６の回転軸が回転す
る。また、駆動信号間に特定の位相差θを与えると、ロ
ータ６がθに相当する分だけ回転した後、停止する。

【００４７】本実施の形態に係わる変位ロックドライブ
型の超音波モータにおいては、変位波の進行方向を一方
向に固定しても、変位波Ａ，Ｂ相互の位相関係によって
回転方向が定まる。回転方向は変位波の進行方向と位相
差の関係から定まり、変位波の進行方向のみで決定され
るものではない。この点が、従来の進行波型の超音波モ
ータとは大きく異なる。

【００４８】なお、ロータ６に（ｆ＋Δｆ）を印加した
時の回転軸４の回転方向は、回転変位波の回転方向と同
方向となり、（ｆ−Δｆ）を印加した時は回転変位波の
回転方向と逆方向となる。すなわち、駆動回路１６から
ステータ側振動子５ｖに供給される２相のステータ用駆
動信号の周波数をｆ、ロータ側振動子６ｖに供給される
ロータ用駆動信号の周波数を（ｆ−Δｆ）とするように
制御回路１７が駆動回路１６を制御すると、噛み合って
いた回転変位波Ａ，Ｂのうちの、回転変位波Ａが回転変
位波Ｂに対して相対的に遅れる位置関係となるため、ス
テータ５は不動の状態で進行波Ａ，Ｂの噛み合い、双方
の相対位置関係がロックする。この場合、噛み合い状態
を保持するため、ロータ６は位相の遅れに対応し、（ｆ
＋Δｆ）とは逆の方向に回転し、ロータ６は逆転する。

【００４９】更に、上記周波数の可変量±Δｆを増減さ
せると、ロータ６の回転速度が増減する。±Δｆ値によ
る回転速度（ｒｐｍ）は、６０×Δｆ／波数で定まるシ
ンクロナス回転速度を示し、例えば図２の５波タイプで
は、Δｆが１Ｈｚの時、６０×１／５＝１２ｒｐｍとな
る。

【００５０】次に、上記実施の形態に係る電気制御部２
について更に詳しく説明する。

【００５１】図６は、ステータ５及びロータ６に接続さ
れた駆動回路１６及び駆動回路１６を制御する制御回路
１７からなる電気制御部２のシステム構成図である。

【００５２】駆動回路１６は、第１周波数ｆの第１駆動
電圧信号（Ｖｓ，Ｖｃ）をステータ側振動子５ｖに印加
して上記変位波Ａをステータ側弾性体５ｅの対向表面上
に発生させ、第２周波数ｆ＋△ｆ又はｆ−△ｆの第２駆
動電圧信号（Ｖｓ，Ｖｃ）をロータ側振動子６ｖに印加
して上記変位波Ｂをロータ側弾性体６ｅの対向表面上に
発生させる。

【００５３】駆動回路１６は、第１周波数ｆの信号を生
成する発振器部１６_Aと、発振器部１６_Aから出力された
第１周波数ｆの信号をステータ側振動子５ｖに印加して
ステータ５を振動させるステータ側駆動信号生成部１６
_Bと、ステータ側振動子５ｖで発生したフィードバック
変位検出信号と印加される第１周波数ｆの駆動信号との
間の位相差を検出する位相差検出部１６_Cとを備えてい
る。

【００５４】また、駆動回路１６は、制御回路１７から
ロータ回転速度指示情報が入力され、入力された情報に
応じて第１周波数ｆから第２周波数ｆ＋△ｆ又はｆ−△
ｆの信号を生成する周波数変換部１６_Dと、周波数変換
部１６_Dから出力された第２周波数ｆ＋△ｆ又はｆ−△
ｆの信号をロータ側振動子６ｖに印加してロータ６を振
動させるロータ側駆動信号生成部１６_Eとを備えてい
る。なお、Δｆは零とすることも可能である。

【００５５】発振器部１６_Aは、周波数ｆの信号を出力
する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１６_A ₁を有する。ここ
で、周波数ｆは発振器部１６_Aの出力周波数というより
は、むしろステータ５の円周方向の固有振動数であり、
ステータ５自身が最も共振する周波数である。発振器部
１６_Aから出力された周波数ｆの信号は駆動信号生成部
１６_Bに入力される。本実施の形態における分周器１６
_A2から出力された周波数ｆの信号は方形波信号である
が、この信号は基本波が周波数ｆであれば正弦波であっ
てもよい。

【００５６】駆動信号生成部１６_Bは、入力される第１
成分の方形波電圧信号の高周波成分を除去し、これによ
って生成される正弦波電圧信号（ｓｉｎ波）を増幅して
ステータ側振動子５ｖの第１側電極部ＳＳとグランド間
に印加する増幅器１６_B1と、第１駆動信号の第１成分の
位相を９０°ずらして第２成分（ｃｏｓ波）を生成する
移相回路１６_B2と、移相回路１６_B2から出力された第２
成分の方形波電圧信号の高周波成分を除去し、これによ
って生成される正弦波電圧信号を増幅してステータ側振
動子５ｖの第２側電極部ＣＣとグランド間に印加する増
幅器_B3とからなる。これらの位相差を有する電圧信号を
振動子５ｖに印加すると、振動子５ｖは略その固有振動
数で振動し、振動子５ｖに一体的に貼着された弾性体５
ｅに上記変位波Ａが発生する。この際、フィードバック
用電極部ＦＢ’とグランド間には、圧電効果に基づき変
位検出信号が発生する。この変位検出信号の周波数をｆ
θ’とする。フィードバック用電極部ＦＢ’から出力さ
れた変位検出信号は、位相差検出部１６_Cに入力され
る。

【００５７】位相差検出部１６_Cは、正弦波の変位検出
信号を方形波に変換するリミッタ１６_C3と、リミッタ１
６_C3に縦続された位相差検出器（ＰＤ）１６_C1と、位相
差検出器１６_C1に縦続されたローパスフィルタ１６_C2と
を有している。位相検出器１６_C1には振動子５ｖへの印
加電圧である周波数ｆの駆動信号の増幅前段の方形波信
号及び振動子５ｖからのフィードバック信号としての変
位検出信号である周波数ｆθ’の方形波信号が入力さ
れ、これらの位相差に応じた検出信号が出力される。こ
の検出信号は、ローパスフィルタ１６_C2によって平滑直
流化されるため、位相差検出部１６_Cはこれらの入力信
号の位相差に応じたコントロール信号を出力する。この
コントロール信号は、電圧制御発振器１６_A1に帰還され
る。なお、入力周波数ｆ，ｆθ’に微小差がある場合に
は位相差が発生するので、コントロール信号は微小周波
数差にも応じて変化する。

【００５８】電圧制御発振器１６_A1は、入力電圧に応じ
て出力周波数を可変する。電圧制御発振器１６_A1は、フ
ィードバック信号の周波数ｆθ’が、基準周波数である
駆動信号の周波数ｆに対して大きい場合、その出力信号
周波数ｆ_outを低下させて駆動信号の周波数ｆを低下さ
せ、これと逆の場合には出力信号周波数ｆを上昇させて
駆動信号の周波数ｆを上昇させる。なお、ここでは前者
の場合にローパスフィルタ１６_C2から出力されるコント
ロール信号のレベルが基準値よりも低くなり、後者の場
合に高くなるように設定されているとする。

【００５９】このように、回路１６_A〜１６_Cは位相同期
ループ（ＰＬＬ）を構成し、入力周波数ｆ，ｆθ’が一
致するように出力周波数ｆを制御し、駆動信号の周波数
ｆ及び位相をロックする。

【００６０】周波数変換部１６_Dは、制御回路１７から
ロータ回転速度指示情報が端子Ｓを介して入力され、入
力された情報に応じて第１周波数ｆから第２周波数ｆ＋
△ｆ又はｆ−△ｆの信号を生成してロータ６を連続回転
させ、或いは外部入力機器１７’から回転位置指示情報
が端子Ｓ’を介して入力され、入力された情報に応じて
第１周波数ｆの駆動信号の位相を特定量だけ可変し、位
相の可変量θだけロータ６を回転させて所望の位置で停
止させる。

【００６１】なお、ｆ±Δｆの生成は、周波数変換部１
６_D内のｆ±Δｆ生成部で行われ、位相の可変は周波数
変換部１６_D内の位相変調器で行われるが、本例では、
位相変調器によって位相を可変している時にはｆ±Δｆ
生成部による周波数可変量Δｆは零であるものとする。
なお、外部入力機器１７’は制御回路１７内に取り込む
こともできる。周波数変換部１６_Dとしては種々の構成
が考えられるが、以下、好適な構成について説明する。

【００６２】図７は、周波数変換部１６_Dの一例を示す
ブロック図である。周波数変換部１６_Dは、入力される
周波数ｆの信号の位相を可変する位相変調器１００と、
位相変調器１００を介して出力される被位相変調信号か
らｆ±Δｆを生成するｆ±Δｆ生成部２００とからな
る。ｆ±Δｆ生成部２００は、ＰＬＬを用いた周波数シ
ンセサイザを用いて構成される。このような周波数シン
セサイザは従来から知られるものを適宜選択することが
できるので、以下では、位相変調器１００について詳説
する。

【００６３】外部入力機器１７’から位相変調用の外部
入力、すなわち回転位置指示情報を端子Ｓ’を介して位
相変調器１００に入力し、位相θを±１８０°可変すれ
ば、駆動信号の電気的位相と進行波の物理的位相は比例
して変化するため、ロータ６は振動波の１波長（λ）だ
け回転して停止する。これは上記ｆ±Δｆ生成部による
連続した持続回転とは異なり、任意の位置角までロータ
６を回転移動させ、その角度位置でロータ６を静止させ
るものである。

【００６４】しかしながら、１回転内には５波の回転変
位波が形成されていることから、駆動信号の位相θを±
１８０°変化させただけでは、回転変位波の周方向移動
量は角度換算で３６０°×（１／５）＝７２°しか変化
せず、ロータ６の回転角初期値の設定の際等には、更に
広角度の回転が望まれる（例えば３６０°）。すなわ
ち、ロータ６を１回転させるためには、回転角度θの拡
大が必要である。

【００６５】図８は、図７の位相変調器１００の詳細構
成を示すブロック図である。周波数ｆの入力信号１０３
をそのまま位相変調して、周波数ｆのまま出力すれば位
相変調量は３６０°未満しか得られない。３６０°以上
の位相変調量を得るためには、位相変調部１０１によっ
て、入力信号周波数ｆを一旦１／ｎ倍に変換したのち変
換された低域周波数ｆ／ｎを位相変調し、これに縦続し
た周波数変換部１０２によって再び元の周波数ｆに戻せ
ばよい。この場合、位相変調量は、周波数ｆの位相変調
量のｎ倍となる。以下、詳説する。

【００６６】まず、位相変調部１０１について説明す
る。５λの波が発生する振動子によってロータ６を１回
転させるためには、入力される周波数ｆを１／５倍にし
た後、これを３６０°位相変調し、再び元の周波数ｆに
戻せば、周波数ｆで換算すると３６０°×５＝１８００
°の位相変化が行われることになる。すなわち、ｎ＝５
とすればよいが、電子回路で３６０°の位相変調をｆの
まま行うことは困難なので、ｆで構成できる実用的な位
相変調量を定め、これを１８００°で割ったものが実用
上のｎとなる。本例ではｎ＝３２とした。これは位相変
調器１００内の位相比較器をＥＸＯＲ型のもので構成し
た時に、位相検出の範囲が狭く、ＶＣＯとの組み合わせ
時に位相変調量の直線性が高くなるからである。

【００６７】周波数ｆの入力信号１０３は、分周器（１
／ｎ周波数変換部：ｎ＝３２）１０５に入力され、その
周波数が１／３２に低下した後、位相同期ループ（ＰＬ
Ｌ）のＥＸＯＲ型位相比較器１１０に入力される。ＥＸ
ＯＲ型位相比較器１１０には、デューティ比５０％の矩
形波を入力する必要があるため、分周器１０５は、分周
器（２／ｎ周波数変換部）１０６とフリップフロップ１
０７を縦続して構成することとし、分周器１０５からは
周波数ｆ／３２、デューティ比５０％の矩形波が被分周
信号１０９として出力される。なお、分周器１０６から
は周波数ｆ／１６の信号１０８が出力されている。

【００６８】被分周信号１０９はＰＬＬに入力される
が、ＰＬＬは位相比較器１１０、積分器（ＬＰＦ）１１
１、ＶＣＯ１１７を縦続し、ＶＣＯ１１７の出力を分周
器（１／ｎ周波数変換部：ｎ＝３２）１１９を介して位
相比較器１１０に帰還してなる。

【００６９】分周器１１９は、上記被分周信号１０９と
同一周波数になるように、ＶＣＯ出力１１８の周波数を
１／３２に低下させ、比較信号１２３として被分周信号
１０９と共に位相比較器１１０に入力する。比較信号１
２３もデューティ比５０％の矩形波である必要があるた
め、分周器１１９は分周器（２／ｎ周波数変換部：ｎ＝
３２）１２０とフリップフロップ１２２とを縦続して構
成されることとし、分周器１１９からは結果的に周波数
ｆ／３２、デューティ比５０％の矩形波が比較信号１２
３として出力される。なお、分周器１２０からは周波数
ｆ／１６の信号１２１が出力されている。

【００７０】ＥＸＯＲ型位相比較器１１０は、入力信号
１０９，１２３のうち一方のみがハイレベル（Ｈ）の場
合に、Ｈを検出信号１１０’として出力し、検出出力１
１０’の幅はこれらの立ち上がり位相に関連して異なる
（図９（ａ）〜図９（ｃ）参照）。

【００７１】積分器１１１は、検出信号１１０’を積分
して積分出力１１６を出力する。その積分レベルは、位
相比較器１１０のパルス幅に対応して異なる。検出出力
１１０’がＨの場合（位相比較器のオン期間）において
は積分レベルが上昇し、（ローレベル）Ｌの場合（位相
比較器のオフ期間）においては積分レベルが下降する
（図９（ｄ）参照）。したがって、検出出力１１０’の
１周期毎に１山の三角波が積分出力１１６として形成さ
れる。

【００７２】積分器１１１とＶＣＯ１１７との間には信
号混合加算器１１２が介在しており、積分出力１１６に
所望の直流レベル１１５を加算し、加算信号１１２’と
してＶＣＯ１１７に入力する（図９（ｅ）参照）。直流
レベル１１５は、外部入力機器１７’の指示によって可
変抵抗１１４を調整することによって可変することがで
きる。直流レベル１１５は位相シフト量に対応し、可変
抵抗１１４を調整することで、任意の位相シフト量を得
ることができる。

【００７３】ＶＣＯ１１７は、入力される加算信号１１
２’の電圧に応じて、ＶＣＯ出力信号１１８の周波数を
可変するものであるが、分周器１０５及び１１９の分周
比を同一としたことから、ＶＣＯ出力信号１１８の周波
数は入力信号１０３の周波数ｆと等しく設定してある。
なお、ＶＣＯ出力信号１１８の周波数は、位相比較器１
１０に入力される信号１１９，１２３の周波数が等しく
なるように設定されていれば、入力信号１０３の周波数
ｆと等しく設定する必要はない。

【００７４】図１０は、ＶＣＯ１１７に入力される加算
信号１１２’（図１０（ａ））とＶＣＯ１１７から出力
される出力信号１１８（図１０（ｂ））との関係を説明
するためのタイミングチャートである。

【００７５】加算信号１１２’の入力レベルが低い場合
にはＶＣＯ出力信号１１８の周波数は低く、入力レベル
が高い場合には周波数は高くなる。したがって、加算信
号１１２’の入力レベルＸ、Ｙ、Ｚに対応して、出力信
号１１８の１サイクルの時間Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’が異な
る。すなわち、期間Ｘ’は長く、期間Ｚ’は短く、出力
信号１１８はジッターを有する。

【００７６】なお、本例では、入力信号１０３は５０ｋ
Ｈｚ、ｎは３２であるので、被分周信号１０９は１．５
６２５ｋＨｚである。超音波モータの駆動において、ス
テータ５に安定な入力信号を、ロータ６にジッターを有
する信号を印加すると、ジッターは上記±Δｆの変動と
同様に機能し、Δｆに併せてロータ６の回転速度が変調
され、上記周波数帯域を考慮するとロータ６が滑らかに
は回転しない。

【００７７】しかしながら、ＶＣＯ１１７の後段にある
分周器１１９によって、その周波数が１／ｎ倍にされた
比較信号１２３は、ジッター変動の１サイクルを１単位
として分周を行っているので、ジッターを含有しなくな
る。

【００７８】このようにジッターを含有しない位相変調
された比較信号１２３は、後段の周波数変換部１０２に
入力される。以下、周波数変換部１０２について詳説す
る。

【００７９】周波数変換部１０２はＰＬＬを用いて構成
され、ＰＬＬは位相比較器１２４、積分器部（ＬＰＦ）
１２５、ＶＣＯ１２６を縦続し、ＶＣＯ１２６の出力を
分周器（１／ｎ周波数変換部：ｎ＝３２）１２７を介し
て位相比較器１２４に帰還してなり、入力信号１２３と
比較信号１２７の周波数が一致するように、出力信号１
０４の周波数が調整される。すなわち、分周器の分周比
が１／ｎである場合には、出力信号１０４の周波数は入
力信号１２４の周波数ｆ／ｎのｎ倍、すなわち、ｆとな
る。なお、位相比較器１２４は、エッジ識別タイプの位
相比較検出器である。

【００８０】図１１は、位相比較器１２４の動作を説明
するためのタイミングチャートである。位相比較器１２
４から出力される検出信号１２４’は、そのパルス幅が
入力信号１２３と比較信号１２８の立ち上がり時間差に
対応する（図１１（ａ）〜図１１（ｃ））。検出信号１
２４’は、時間差の正負に対応して基準電圧に対して正
負に突出する検出パルスを有する。エッジ識別タイプの
位相比較器１２４においては、次のエッジ入力が印加さ
れるまでの期間は、出力は高インピーダンスのＯＦＦ期
間となる。

【００８１】積分器部１２５は、チャージポンプ及び積
分器から構成されており、検出信号１２４’がこれらに
入力されると、積分信号１２５’が得られる。この積分
信号１２５’は、ＶＣＯ１２６に入力される。積分信号
１２５’は、検出出力として次の検出パルスが入力され
るまでの期間、ＶＣＯ１２６への入力信号を一定レベル
に保持する。したがって、位相変調部１０１によって、
入力信号１２３の位相が徐々にずらされた場合において
も、その出力信号１０４はこれにスムーズに追従する。

【００８２】なお、分周器１２７の分周比を１／ｎでは
なく、１／ｍに設定すれば、出力信号１０４の周波数は
入力信号の周波数ｆとは異なる。分周器１２７の分周比
を１／ｎにするか１／ｍにするかは、これに後続する回
路系統によって設計を行う。

【００８３】上記超音波モータを実際に製作した。入力
信号１０３の周波数ｆは５０ｋＨｚとし、分周器のｎは
すべて３２とした。信号混合加算器１１２はオペアンプ
にてよって構成し、ＶＣＯ出力信号１１８の周波数は、
入力信号１０３と同じ５０ｋＨｚとなるように設定し
た。したがって、比較信号１２３の周波数は、１．５６
２５ｋＨｚを得た。なお、分周器１２７の分周比は３２
であるので、出力信号１０４の出力周波数は入力信号１
０３と同じ５０ｋＨｚとなる。

【００８４】外部入力Ｓ’を可変抵抗１１４によってコ
ントロールすると、５０ｋＨｚの出力信号１０４は、約
２０００°の位相変化を行い、この位相変化は可変抵抗
１１４の抵抗値変化に対して直線性が高かった。また、
ＶＣＯ１１７から出力される５０ｋＨｚの出力信号１１
８は、約２００ｎｓのジッターを有するのに対し、最終
の出力信号１０４は約５０ｎｓのジッターしか有してお
らず、上記構成によれば、高性能の超音波モータ駆動を
行うことができる。

【００８５】なお、本発明は、上述の実施の形態に限定
されるものではなく、種々の変形が可能である。例え
ば、移動子として、ロータの代わりに直線運動を行うス
ライダを用いることができる。

【００８６】以上、説明したように、上記実施の形態に
係る超音波モータの駆動方法によれば、それぞれの表面
に振動波が形成される駆動信号を圧接状態で対向配置さ
れた固定子５及び移動子６のそれぞれに印加し、駆動信
号間の周波数差Δｆに応じて振動波の噛合位置を変化さ
せて移動子６を移動させる超音波モータの駆動方法にお
いて、駆動信号の一方の周波数を他方に対して可変しｆ
±Δｆを生成する工程と、前記工程とは独立して駆動信
号間の位相差θを可変する工程とを備える。駆動信号間
の位相差を可変すると、振動波の噛合位置が変化して周
波数可変による移動子６の移動とは別に移動子６を移動
させることができる。このため、外部入力機器１７’と
してロータリエンコーダなどを用いれば、操作者の所望
する角度だけロータ６を回転させ、停止することが容易
にできる。

【００８７】上記実施の形態に係る超音波モータの駆動
方法によれば、このような駆動信号の一方は、発振回路
１６_Aから出力された所定周波数ｆの入力信号から生成
されることが望ましく、上記位相差の可変工程は、上記
入力信号ｆを分周器１０５によって分周する工程と、こ
の分周された信号の位相をＰＬＬを用いてシフトさせる
工程と、この位相のシフトした信号を周波数変換部１０
２によって逓倍する工程とを備える。すなわち、分周に
よって入力信号の繰り返し周波数を低下させると、信号
の位相シフト量を分周前の高周波信号に比較して大きく
することができるので、周波数を低下させて位相をシフ
トさせた後、再びこれを逓倍することによって繰り返し
周波数を増加させると、元の入力信号からみた位相シフ
ト量を大幅に増加させることができる。

【００８８】また、上記実施の形態に係る超音波モータ
の駆動方法によれば、上記位相のシフト工程は、上記分
周された信号を、位相検出器１１０、積分器１１１、電
圧制御発振器１１７を順次接続し、電圧制御発振器１１
７の出力を分周器１１９を介して位相検出器１１０に帰
還してなる位相同期ループに入力し、電圧制御発振器１
１７に入力される電圧レベルを外部から可変することに
よって行われる。位相検出器１１０の出力は、積分器１
１１によって平滑化され、電圧制御発振器１１７に入力
され、これらから構成される位相同期ループは所望の位
相となるようにロックする。電圧制御発振器１１７に入
力される電圧レベルを外部１７’から可変すると、その
出力周波数が変動し、位相同期ループのロックレンジ内
で位相がずれ、電圧制御発振器１１７の出力周波数が変
化し、これを分周器１１９で分周すれば位相がシフトす
る。

【００８９】なお、上記実施の形態に係る超音波モータ
の駆動方法によれば、上記分周器１１９は、位相検出器
１１０に入力される２つの信号の繰り返し周波数が同一
となるように電圧制御発振器１１７の出力信号を分周す
る。電圧制御発振器１１７に入力される電圧レベルは、
位相同期ループに入力される上記分周された信号１０９
の繰り返し周波数に応じて僅かに変動し、結果的には電
圧制御発振器１１７の出力周波数は位相同期ループがロ
ックしている場合においても、上記繰り返し周波数の一
周期内では変動している。分周器１１９が、位相検出器
に入力される２つの信号の繰り返し周波数が同一となる
ように電圧制御発振器１１７の出力信号を分周すると、
電圧制御発振器１１７の出力周波数は一周期毎に分周さ
れるので、周期内での小さな周波数変動は分周器１１９
の出力周波数に影響を与えず、安定した位相シフトを行
うことができる。これにより、ジッターが少なく、移動
子６が滑らかに移動する超音波モータを提供することが
できる。

【００９０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の駆動方
法によれば、駆動信号の一方の周波数を他方に対して可
変する工程とは独立して駆動信号間の位相差を可変する
工程を備えるので、ジッターが少なく良好な回転角度位
置制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る超音波モータを示す構成図。

【図２】圧電振動子５ｖ又は６ｖの一方面側の平面図。

【図３】圧電振動子５ｖ又は６ｖの他方面側の平面図。

【図４】駆動信号と振動子の変位の関係を説明するため
のグラフ。

【図５】進行波が発生している際のステータ／ロータ接
触部分を円周方向に沿って切った断面図。

【図６】電気制御部２のシステム構成図。

【図７】周波数変換部１６_Dのブロック図。

【図８】位相変調器１００のブロック図。

【図９】回路動作を説明するためのタイミングチャー
ト。

【図１０】回路動作を説明するためのタイミングチャー
ト。

【図１１】回路動作を説明するためのタイミングチャー
ト。

【符号の説明】

５…固定子、６…移動子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H680 AA00 AA01 BB03 BB13 BB16 BB20 BC01 CC02 CC06 CC07 DD01 DD02 DD15 DD23 DD35 DD53 DD66 DD74 DD87 DD92 EE03 EE10 EE21 EE24 FF04 FF08 FF21 FF24 FF25 FF27 FF30 FF33 FF36 FF38 GG20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの表面に振動波が形成される駆
動信号を圧接状態で対向配置された固定子及び移動子の
それぞれに印加し、前記駆動信号間の周波数差に応じて
前記振動波の噛合位置を変化させて前記移動子を移動さ
せる超音波モータの駆動方法において、前記駆動信号の
一方の周波数を他方に対して可変する工程と、前記工程
とは独立して前記駆動信号間の位相差を可変する工程と
を備えることを特徴とする超音波モータの駆動方法。
【請求項２】前記駆動信号の一方は、発振回路から出
力された所定周波数の入力信号から生成されることを特
徴とする請求項１に記載の超音波モータの駆動方法。
【請求項３】前記位相差の可変工程は、前記入力信号
を分周する工程と、この分周された信号の位相をシフト
させる工程と、この位相のシフトした信号を逓倍する工
程とを備える請求項２に記載の超音波モータの駆動方
法。
【請求項４】前記位相のシフト工程は、前記分周され
た信号を、位相検出器、積分器、電圧制御発振器を順次
接続し、前記電圧制御発振器の出力を分周器を介して前
記位相検出器に帰還してなる位相同期ループに入力し、
前記電圧制御発振器に入力される電圧レベルを外部から
可変することによって行われることを特徴とする請求項
３に記載の超音波モータの駆動方法。
【請求項５】前記分周器は、前記位相検出器に入力さ
れる２つの信号の繰り返し周波数が同一となるように前
記電圧制御発振器の出力信号を分周することを特徴とす
る請求項４に記載の超音波モータの駆動方法。