JP2001218484A - 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器 - Google Patents

超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器

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賢二 鈴木
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない部品点数で正転および逆転可能な超音
波モータおよび超音波モータ付き電子機器を提供するこ
と。 【解決手段】 圧電素子２の一方の面に複数の電極群１
１ａ、１１ｂを、他方の面に共通電極１１ｃを設ける。
共通電極１１ｃは、増幅回路１２から得られる電圧信号
を昇圧する昇圧回路１４と接続する。複数の電極群１１
ａ、１１ｂは、ここから出力される信号の信号経路を切
替る選択回路１５ａ、１５ｂと接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータおよ
び超音波モータを用いた電子機器に係わり、特に超音波
モータの駆動回路に自励発振回路を用いた超音波モータ
および超音波モータを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超音波モータの駆動回路には部品
点数が少なく簡易的な構成で実現可能な自励発振回路が
研究、開発され、小型の電子機器の応用がなされてい
る。例えば、特開平９−１６３７６９号公報にこのよう
な自励発振回路が開示されている。
【０００３】図１６に示すように、従来の駆動回路は、
抵抗とＮＡＮＤゲートから成る増幅回路と、コイルとト
ランジスタから成る昇圧回路と、抵抗とコンデンサから
成る位相設定回路と、インバータ、ＮＯＲゲートから成
る位相調整回路と、停止信号発生回路より構成される。
【０００４】増幅回路で増幅された信号は、位相設定回
路、位相調整回路を経て昇圧回路に入力される。昇圧回
路により昇圧された信号は、圧電素子の電極に印加さ
れ、圧電素子が励振駆動される。圧電素子の振動に基づ
く駆動信号が、増幅回路にフィードバックされることに
より、圧電素子は自励発振を行う。その結果、圧電素子
に接合された振動体が振動し、この振動体に加圧手段に
より所定の圧力で接触している移動体が回転する。
【０００５】停止信号発生回路は、増幅回路の動作を制
御するためのもので、停止信号により増幅回路は出力を
停止し、圧電素子は自励振動を停止するため、移動体の
回転を任意に停止させることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、従来の昇
圧回路を利用した自励発振回路では、昇圧回路で発生し
た信号を圧電素子の表面上に形成された電極群に印加す
る際、一つの電極群にのみ印加していたので回転方向が
一方向に限られていた。従って、シャッタの開閉やディ
スクの位置決め等、超音波モータの指定位置への制御等
で正転、逆転の動作が必要な用途に対応ができなくな
る、という課題があった。
【０００７】そこで、この発明の目的は、従来のこれら
の課題を解決するために、外部信号に応じて正転と逆転
を制御可能な昇圧回路を有する自励発振回路によって駆
動される超音波モータおよび超音波モータ付き電子機器
を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、圧電素子を有する振動体と、増幅回路
とからなり、振動体を所定の共振モードで自励発振させ
る発振回路を構成し、振動体に発生する振動波で移動体
を駆動する超音波モータにおいて、増幅回路で発生した
電圧を昇圧し、前記圧電素子の一方の面に形成された共
通電極に信号を出力する昇圧回路と、前記圧電素子の他
方の面に形成されている複数の電極群から出力される昇
圧信号の信号経路を切替る選択回路と、を有する構成と
した。
【０００９】これによれば、昇圧回路で発生した信号を
圧電素子の一方の面に形成された共通電極に信号を出力
し、圧電素子の他方に形成されている複数の電極群に回
転方向を選択する選択回路に接続したことにより、１組
の昇圧回路だけで正転、逆転の回転方向を制御すること
が可能となった。これより、部品点数の増加を抑えて、
昇圧回路を使った正転、逆転可能な自励発振回路を実現
することができるとともに、選択回路を昇圧回路と接続
されていない側の電極側に設けることにより、昇圧回路
によって得られた昇圧電圧を低下させずそのまま圧電素
子に供給できる効率の良い自励発振回路を有する超音波
モータおよび超音波モータ付き電子機器を提供すること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明を適用した実施の形態を図
を参照して詳細に説明する。
【００１１】（実施の形態１）まず初めに、本発明に適
用可能な超音波モータの原理、構造について説明する。
【００１２】超音波モータ１は、少なくとも圧電素子２
を有する振動体３と振動体３の振動波によって駆動され
る移動体４と振動体３と移動体４に加圧力を与える加圧
手段６で構成される。
【００１３】図２に本発明の超音波モータ１の断面図を
示す。超音波モータ１は、円板状の振動体３の中心を支
持板８に固定された中心軸９によって支持され、振動体
３の片側には圧電素子２が接合され、もう片側には振動
体３の変位拡大を促す突起３ａが設けられている。移動
体４の中心には軸受け１０が設けられ、中心軸９で案内
されている。移動体４の上面に設けられたピポット５を
台座７に固定された押さえバネ６で加圧することで移動
体４の摺動面と振動体３の突起３ａとの間に適度な摩擦
力を与える。
【００１４】図３に超音波モータ１の動作原理を説明し
た図を示す。振動体３に接合される圧電素子２は図３Ａ
に示すように円周方向に４分の１波長毎に分割され、一
つおきに分極方向が反対になるように厚み方向に分極処
理されている。各電極パターンは第１電極群（斜線部）
１１ａと第２電極群（非斜線部）１１ｂの二つの電極群
を形成する。図３Ｂに示すようにこの電極を施した圧電
素子２は振動体３の突起３ａが電極パターンの境界に位
置するように接合される。振動体３との接合面は全体に
渡って共通電極１１ｃが設けられている。第１電極群１
１ａに所定の周波数の信号が印加されると振動体３には
図３Ｃのような定在波が発生する。具体的には、例えば
周方向に三つの波を有し、径方向に一つの節円を有する
振動モードが励振される。この時上昇した突起３ａは右
に傾くため移動体４は右に移動する。第２電極群１１ｂ
に信号を印加すると図３Ｄのような定在波が発生し上昇
した突起３ａは左に傾き移動体４を左に移動させる。こ
のように定在波の腹と節の中間部に振動体３の突起３ａ
を配置し、所定の駆動周波数を有する信号を印加する電
極群を選択することにより移動体４の正転、逆転の切替
を可能としている。
【００１５】ここでは、本発明に適用できる超音波モー
タ１として図２に示した様な構造および図３に示した原
理について説明したがこれに限るものではない。
【００１６】図１は、本発明の実施の形態１の自励発振
回路の回路ブロック図を示したものであり、超音波モー
タ１と増幅回路１２と位相設定回路１３と昇圧回路１４
と選択回路１５から構成される。また、具体的な回路図
を図４に示す。
【００１７】増幅回路１２は、インバータ１６と抵抗１
７で構成され、信号の反転増幅を行う。インバータ１６
の入力には、振動体３で発生した信号を選択する選択回
路１５からの信号が入力される。インバータ１６の出力
電圧は、インバータ１６の入力と出力を接続している帰
還抵抗１７によりインバータ１６の反転増幅の動作点を
決定し、ＶＤＤ／２を中心に交流信号が増幅され、位相
設定回路１３に入力される。インバータ１６は、スリー
ステート構成のＩＣを使用し、制御信号により自励発振
回路の起動および停止を行う。
【００１８】位相設定回路１３は、抵抗１８、二つのコ
ンデンサ１９、２０で構成され、振動体３で発生する不
要な周波数成分をカットし、振動体３を駆動する所定の
周波数成分を取り出し、同信号の位相を設定する。イン
バータ２１も同様に、自励発振回路の位相を調整すると
ともに、位相設定回路１３で低下した信号を増幅し、位
相設定回路１３を経た信号の反転増幅を行い、トランジ
スタ２２のベースに出力する。
【００１９】トランジスタ２２と昇圧コイル２３は、昇
圧回路１４を構成し、インバータ２１で増幅された信号
を反転昇圧する。トランジスタ２２のエミッタは、接地
されており、コレクタは昇圧コイル２３と振動体３、即
ち圧電素子２の共通電極１１ｃと電気的に接続される。
【００２０】圧電素子２の一方の面には、図３Ａに示す
ように複数の電極からなる１組の電極群１１ａ、１１ｂ
が形成されており、他方の面には、全面にわたり共通電
極１１ｃが形成されている。振動体３は、電極としての
役割も兼ねており、昇圧回路１４で昇圧された信号は振
動体３を介し共通電極１１ｃに導通され、複数の電極か
らなる電極群１１ａ、１１ｂから選択回路１５に信号が
入力される。
【００２１】昇圧された電圧値は、昇圧コイル２３を適
切に選択することで、電源電圧の数倍の電圧で圧電素子
２を励振駆動させることができる。このため、電源が
１．５Ｖの低電圧であっても、安定してまた、超音波モ
ータ１を高出力で駆動することができる。
【００２２】選択回路１５は、例えば１組のバッファ２
４ａ、２４ｂで構成される。バッファ２４ａ、２４ｂ
は、スリーステート構成となっており、外部信号によっ
て能動状態となるか非能動状態となるかが決定される。
バッファ２４ａ、２４ｂの入力には、圧電素子２の第１
電極群１１ａと第２電極群１１ｂがそれぞれ独立に接続
される。外部からの信号で能動状態となるバッファを選
択することにより駆動信号を印加する電極群を選択し、
移動体４の正転、逆転を切替る。
【００２３】増幅されたバッファの出力信号は、位相設
定用のコンデンサ２０を経て、増幅回路１２にフィード
バックされる。
【００２４】自励発振回路では、電源投入時、様々な周
波数成分のノイズが発生するが、超音波モータ１と抵抗
１８、コンデンサ１９、２０からなる共振回路で不要な
周波数成分がカットされ、特定周波数の信号が選択され
る。増幅回路１２と位相設定回路１３と昇圧回路１４に
より、振動体３に発生する特定周波数を主成分とする信
号はフィードバックされ、反転昇圧された駆動信号は、
継続して自励発振を行う。また、自励発振回路は、圧電
素子２が持つ温度や外部の負荷による共振点の移動に自
ずと対応し発振するので、他励式のような周波数自動追
尾回路が不要となり、駆動回路の簡素化が実現される。
【００２５】本発明では、選択回路１５を昇圧回路１４
と接続された電極面と反対の面の電極に接続することに
より、昇圧電圧を選択回路１５で低下させることなく、
効率良く圧電素子２に供給することを特徴としている。
また、この様なことさえ考慮すれば図１において、増幅
回路１２、位相設定回路１３の位置は任意であり、どこ
に設けても構わない。また、構成も本実施例に限るもの
ではなく任意である。
【００２６】本発明では、昇圧回路１４をトランジスタ
２２と昇圧コイル２３で構成しているが、昇圧コイル２
３の代わりにトランス２５を用いても効果は同じであ
る。
【００２７】図５にトランス２５を用いた回路構成を示
す。図４との差異は、トランス２５を接続する位置がト
ランジスタ２２のエミッタ側になっていること、および
トランス２５を用いたことによる１次側と２次側の電気
的な絶縁である。
【００２８】トランジスタ２２のコレクタは電源電圧と
接続され、ベースに入力された信号により、トランジス
タ２２が導通状態となり、エミッタよりトランス２５の
１次側に電源電圧が印加される。同信号は、トランス２
５を経てＧＮＤに入力される。トランジスタ２２のベー
スに入力される信号をＯＦＦとすることで電源電圧の数
倍の逆起電圧が二次側に発生し、圧電素子２の共通電極
１１ｃに昇圧信号が印加される。
【００２９】このように、昇圧回路１４は、トランス２
５を用いても同様また、より大きな昇圧効果があり、ト
ランス２５の巻数により任意に電圧を昇圧することが可
能である。
【００３０】また、他の具体的な回路構成としては、図
６、図７、図８でもよい。図６は、選択回路１５にトラ
ンスミッションゲートを用いた実施例である。
【００３１】制御信号をトランスミッションゲート２６
ａ、２６ｂの制御端子に入力することにより、トランス
ミッションゲート２６ａ、２６ｂを能動状態、非能動状
態とすることができ、移動体４の移動方向を制御でき
る。能動状態にあるトランスミッションゲート２３は、
インバータやバッファのように信号が増幅されることな
く、振動体３で励振駆動した電圧がコンデンサ２０に印
加される。
【００３２】図７は、選択回路１５をトランジスタで構
成した実施例である。トランジスタ２７ａ、２７ｂのベ
ースに回転方向を選択する制御信号を入力することによ
り、超音波モータ１の回転方向を選択することができ
る。トランジスタの適用により、トランスミッションゲ
ート２６同様に、振動体３で励振駆動した電圧がスルー
される。また、トランジスタは、インバータやバッファ
等のＩＣと比較して素子の耐圧が非常に高いので、昇圧
回路１４で昇圧する信号を高く設定することが可能とな
る。
【００３３】図８は、選択回路１５をインバータ２８
ａ、２８ｂで構成した実施例である。インバータの採用
により、選択回路１５で位相が反転する為、これまで必
要であった位相調整用のインバータ２１を削除すること
が可能となった。部品点数の削減に加え、増幅回路を全
てインバータで構成することができるため、部品の種類
を少なくすることにも寄与している。このような回路構
成とすることにより、駆動回路の小型化が実現できる。
【００３４】以上のように、昇圧回路１４で昇圧した信
号を圧電素子の一方の面に形成されている共通電極に入
力し、圧電素子２のもう他方の複数電極群から信号の切
替を選択する選択回路１５に出力し、これを選択するこ
とにより、昇圧回路１４を用いた自励発振回路で正転、
逆転を行うことが可能となった。
【００３５】（実施の形態２）図９は、本発明の実施の
形態２の具体的な回路構成を示したものであり、前記実
施の形態１の回路構成との相違点のみを説明する。
【００３６】これまで、回転方向の信号の切替を行う選
択回路１５は、圧電素子２の複数の電極群１１ａ、１１
ｂから直接、接続されていたが、本実施例では、これら
の間に、位相設定回路を構成するコンデンサ２０ａ、２
０ｂを挿入した。また、選択回路１５を１組のインバー
タ１６と抵抗１７の増幅回路１２で構成した。帰還抵抗
１７は、インバータ１６ではなくインバータ２１に設け
ても構わない。
【００３７】圧電素子２の一方の面にある複数の電極群
１１ａ、１１ｂ側にコンデンサ２０ａ、２０ｂを挿入す
ることにより、振動体で発生した不要な周波数成分をカ
ットし、発振信号ならびに発振波形を整流することがで
き、圧電素子２の両端に印可される信号は、目的外の周
波数成分が極めて少ない理想的な駆動信号となり、超音
波モータ１の効率は向上する。また、駆動に用いていな
い未使用電極群から発生する電圧を緩和し、非能動状態
にある増幅回路１６に対する悪影響を抑える。
【００３８】本実施例では、圧電素子２とでフィルタ回
路を構成するコンデンサ２０ａ、２０ｂを挿入したが、
高周波成分を抑えるフィルタを構成すれば良くコイルを
用いても構わない。コイルの場合は、増幅回路１６と直
列に接続される。
【００３９】図には示していないが、抵抗１８をインバ
ータ１６とコンデンサ２０の間に設けることにより更に
この効果は高まる。
【００４０】この様な回路構成とすることにより、異常
発振に強い自励発振回路が得られ、また、増幅回路１２
構成するインバータ１６を選択回路１５に用いることに
より、部品の種類を少なくすることが可能である。
【００４１】図１０は図９に示した自励発振回路の変形
例である。コンデンサ２0ａ、２0ｂとGNＤの間にトラン
ジスタ３２ａ、３２ｂを設けている。トランジスタ３２
ａ、３２ｂのベースに電流を流すことによりコンデンサ
２0ａ、２0ｂは接地されフィルタとして機能する。従っ
て、自励発振回路を構成する側のコンデンサを接地させ
ることができるため電極１１ａ、１１ｂのうち駆動に用
いない電極から圧電効果により出力される信号に対して
コンデンサが悪影響を及ぼさない。すなわち圧電素子２
の振動に悪影響を及ぼさない。ここでは図示しないが、
接地された一つのコンデンサの他端をリレー等のスイッ
チング手段を介して電極１１ａ、１１ｂのいずれかに選
択的に接続する方式をとってもよい。
【００４２】更に、インバータ１６ａ、１６ｂの入力段
には抵抗３３ａ、３３ｂが設けてある。上記同様電極１
１ａ、１１ｂのうち駆動に用いていない電極から出力さ
れる信号が非能動状態にあるインバータに影響を及ぼす
のを防止することができる。非駆動状態に有るインバー
タは通常ハイインピーダンス状態とみなすことができる
が、駆動に用いられていない電極から出力される信号の
電圧レベルが高いときにはこの状態が崩れるため、発振
信号に悪影響を及ぼすとともに、圧電素子２の振動にも
悪影響を及ぼし、発振の安定性やモータ特性を低下させ
る可能性が有るからである。
【００４３】次に図１１を例にして実際の駆動方法を説
明する。図１１はインバータ１６ａ、１６ｂの制御端子
およびトランジスタ３２ａ、３２ｂのベースへの制御信
号の印加の様子を示したものである。先ず始めにインバ
ータ１６ａおよびトランジスタ３２ａにＨｉｇｈレベル
信号を入力し、電極１１ａ、１１ｂのいずれで自励発振
回路を構成するか、すなわちどちらの方向に移動体を回
転させるかを決定する。その後、インバータ２１の制御
端子にＨｉｇｈレベル信号を入力することで発振を開始
させる。その後、例えばインバータ２１の制御端子に短
い周期でＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの信号を交互に入力す
ることで、ステップ動作が可能となる。
【００４４】この様に自励発振回路を駆動状態とするか
非駆動状態とするか選択可能な複数のスイッチング手段
（ここではインバータ１６ａ、１６ｂ、トランジスタ３
２ａ、３２ｂ）を同時に駆動状態としないことで所定の
共振モードで発振を開始するまでの時間が速くなるとと
もに、安定な発振が可能となる。例えば、インバータ２
１、１６ａトランジスタ３２ａを同時に駆動状態とする
と、大きなノイズを発生し所定の共振モードの周波数で
発振を開始するまでに長い時間を要したり、場合によっ
ては異常発振を起こし駆動できない場合もあるからであ
る。
【００４５】特に、インバータ１６ａを駆動状態とし、
インバータ１６ａの入力段の電位が動作点であるＶＤＤ
／２に達した後でインバータ２１を駆動状態とすること
で発振を開始するまでの時間を速くできる。
【００４６】この様な制御信号の与え方は本実施励に示
した自励発振回路に限るものではなく、もちろん昇圧回
路を有さない自励発振回路に適用しても同様の効果が得
られる。
【００４７】（実施の形態３）図１２は、本発明の実施
の形態３の具体的な回路構成を示したものであり、前記
実施例の回路構成との相違点のみを説明する。
【００４８】昇圧回路で反転昇圧された信号は、圧電素
子２の一方の面に形成されている共通電極１１ｃに入力
され、振動体により励振駆動された信号は、圧電素子２
の他方の面の設けられた駆動信号を検出する検出電極部
１１ｄから出力される。検出電極部１１ｄから出力され
る信号は、増幅回路１２にフィードバックされる。
【００４９】超音波モータ１の回転方向を選択する選択
回路１５にトランジスタ２９ａ、２９ｂを用い、回転方
向を選択する制御信号をトランジスタ２９ａ、２９ｂの
ベースに入力することにより、振動体で発生した信号が
各トランジスタを流れ、同信号はGNＤに流入される。検
出電極部から出力する信号は、回転方向に係わらず常に
増幅回路にフィードバックされ、自励発振が行われる。
【００５０】検出電極部１１ｄを図１３に示す。検出電
極部１１ｄは、第１電極群１１ａ、第２電極群１１ｂと
同一面に設けてある。例えば、径方向に二次の振動モー
ドを利用した場合、図の用に検出電極部１１ｄを圧電素
子２の変位が最も大きくなる振幅の腹の位置に設けるこ
とにより、不要周波数成分の少ない主周波数成分の駆動
信号を検出することができる。
【００５１】（実施の形態４）図１４は、本発明の実施
の形態４の具体的な回路構成を示したものである。トラ
ンジスタ２２ａ、２２ｂおよびコイル２３ａ、２３ｂか
らなる二つの昇圧回路の出力を電極１１ａ、１１ｂに供
給できるような構成としている。この出力信号はスリー
ステート・インバータ２１ａ、２１ｂからなる出力信号
切り替え手段によりどの昇圧回路を能動状態とするか、
非能動状態とするか選択可能となる。すなわちインバー
タ２１ａ、２１ｂのうち能動状態となったインバータか
ら信号が出力されると、これと接続された昇圧回路から
電極に信号が出力されるようになっている。この場合、
トランジスタの絶縁強度はインバータ等の部品と比べて
高いため、駆動に用いていない電極からの出力信号の影
響を受けにくく超音波モータを高電力で駆動できる。
【００５２】ここでは複数の昇圧回路のどれを出力可能
にするか選択可能な出力信号切り替え手段を有する構成
としたが、一つの昇圧回路とこの出力をどの電極に供給
するか選択可能な出力信号切り替え手段を有する構成と
しても良い。例えばリレー等が出力信号切り替え手段と
なり、二つの電極夫々と一つの昇圧回路の出力の間に二
つのリレーを設け、昇圧信号の出力電極を選択する方式
をとっても構わない。この場合、リレーの絶縁強度は極
めて高いため駆動に用いていない電極からの出力信号の
影響を受けにくく超音波モータを高電力で駆動できる。
【００５３】（実施の形態５）図１４は、本発明を超音
波モータ１を駆動源とする電子機器に適用したブロック
図を示したものであり、圧電素子２と振動体３と加圧手
段６と移動体４と伝達機構３０と出力機構３１で構成さ
れる超音波モータ付き電子機器である。本実施の形態
は、圧電素子２と圧電素子２に接着される振動体３と振
動体３に周期的に圧接される移動体３と移動体３と一体
に動作する伝達機構３０の動作に基づいて可動される出
力機構３１と振動体３と移動体４を加圧する加圧機構６
から構成される。
【００５４】ここで、伝達機構３０は例えば歯車列、摩
擦車等の伝達車を用いる。出力機構３１としては、プリ
ンタにおいて紙送り機構、カメラにおいてはシャッタ駆
動機構、レンズ駆動機構、フィルム巻き上げ機構等を、
また電子時計や計測器においては指針等を、ロボットに
おいてはアーム機構、工作機械においては、歯具送り機
構や加工部材送り機構等を用いる。
【００５５】なお、本実施の形態における電子機器とし
ては、電子時計、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、
ロボット、工作機、ゲーム機、移動装置等を実現でき
る。さらに移動体に出力軸を設け、出力軸からのトルク
を伝達するための動力伝達機構を有する構成とすれば、
超音波モータ駆動装置を実現できる。
【００５６】
【発明の効果】本発明では、圧電素子を有する振動体
と、増幅回路とからなり、振動体を所定の共振モードで
自励発振させる発振回路を構成し、振動体に発生する振
動波で移動体を駆動する超音波モータにおいて、増幅回
路で発生した電圧を昇圧し、前記圧電素子の一方の面に
形成された共通電極に信号を出力する昇圧回路と、前記
圧電素子を他方の面に形成されている複数の電極群から
出力される昇圧信号の信号経路を切替る選択回路とを有
する構成とした。昇圧回路で発生した信号を前記圧電素
子の一方の面に形成された共通電極に信号を出力し、前
記共通電極に入力された昇圧信号を他方の面に形成され
ている複数の電極群から、信号経路を切替る選択回路に
出力したことにより、１組の昇圧回路で正転、逆転の回
転方向を制御することが可能となった。これより、部品
点数の増加を抑えて、昇圧回路を使った正転、逆転可能
な自励振駆動回路を実現することができるとともに、こ
れを用いた超音波モータ付き電子機器を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波モータの実施の形態１の回路ブ
ロック図を示したものである。
【図２】本発明の超音波モータの断面図を示したもので
ある。
【図３】本発明の超音波モータの動作原理を示した図で
ある。
【図４】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的
な回路構成を示したものである。
【図５】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的
な回路構成を示したものである。
【図６】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的
な回路構成を示したものである。
【図７】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的
な回路構成を示したものである。
【図８】本発明の超音波モータの実施の形態１の具体的
な回路構成を示したものである。
【図９】本発明の超音波モータの実施の形態２の具体的
な回路構成を示したものである。
【図１０】本発明の超音波モータの実施の形態２の具体
的な回路構成を示したものである。
【図１１】本発明の超音波モータの駆動回路への制御信
号の印加の様子を示したものである。
【図１２】本発明の超音波モータの実施の形態３の具体
的な回路構成を示したものである。
【図１３】本発明の超音波モータに使用する圧電素子の
電極パターン図を示したものである。
【図１４】本発明の超音波モータの実施の形態４の具体
的な回路構成を示したものである。
【図１５】本発明に係わる超音波モータを電子機器に適
用した例を示したブロック図である。
【図１６】従来の超音波モータの自励発振回路の例を示
したものである。
【符号の説明】
２ 圧電素子 ３ 振動体 ４ 移動体 １２ 増幅回路 １４ 昇圧回路 １５ａ、１５ｂ 選択回路 ２０ コンデンサ ２２ トランジスタ ２３ 昇圧コイル ３０ 伝達機構 ３１ 出力機構
フロントページの続き (72)発明者 似鳥 幸司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H680 AA00 AA06 AA08 BB01 BB16 BC01 BC02 BC04 BC08 BC09 CC06 DD01 DD23 DD39 DD53 DD66 DD73 DD85 DD92 EE01 EE24 FF26 FF30 FF31 FF32 FF38

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の面に設けられた複数の電極群と、
    他方の面に設けられた共通電極と、前記複数の電極群の
    うちの少なくとも１つの電極と前記共通電極との間に印
    加する駆動信号により独立に駆動可能な複数の駆動部と
    を有する圧電素子と、 前記圧電素子を有する振動体と、 前記振動体を所定の共振モードで自励発振させる発振回
    路と、 前記発振回路の信号を増幅する増幅回路と、 前記増幅回路から得られる電圧信号を昇圧し、前記共通
    電極に信号を出力する昇圧回路と、 前記複数の電極群から出力される信号の信号経路を切替
    る選択回路と、を有する超音波モータ。
  2. 【請求項２】 前記昇圧回路は、少なくとも１組のコイ
    ルもしくはトランスと、トランジスタからなる請求項１
    記載の超音波モータ。
  3. 【請求項３】 前記選択回路は、少なくとも１組の増幅
    回路を有する請求項１記載の超音波モータ。
  4. 【請求項４】 前記圧電素子の前記複数の電極群と、前
    記複数の電極群から出力される信号経路を切替る前記選
    択回路の間にフィルタ回路を構成する素子を配置した請
    求項１記載の超音波モータ。
  5. 【請求項５】 前記フィルタ回路は、外部からの指令信
    号に応じてフィルタ回路として機能するか否かが選択可
    能である請求項４記載の超音波モータ。
  6. 【請求項６】 前記圧電素子の前記一方の面は、前記複
    数の駆動部それぞれに設けられた前記複数の電極群の他
    に、前記振動体の振動に基づく駆動信号を検出する検出
    電極部を有し、前記検出電極部から得られる検出信号を
    前記増幅回路に帰還することで自励発振回路を構成する
    請求項１記載の超音波モータ。
  7. 【請求項７】 前記選択回路は前記複数の電極群とＧＮ
    Ｄとを短絡するか否かを選択する請求項６記載の超音波
    モータ。
  8. 【請求項８】 一方の面に設けられた複数の電極群と、
    他方の面に設けられた共通電極と、前記複数の電極群の
    うちの少なくとも１つの電極と前記共通電極との間に印
    加する駆動信号により独立に駆動可能な複数の駆動部と
    を有する圧電素子と、 前記圧電素子を有する振動体と、 前記振動体を所定の共振モードで自励発振させる発振回
    路と、 前記発振回路の信号を増幅する増幅回路と、 前記増幅回路から得られる電圧信号を昇圧し、前記共通
    電極に信号を出力する昇圧回路と、前記複数の電極の何
    れに前記昇圧回路からの出力信号を出力するかを選択す
    る出力信号切り替え手段と、を有する超音波モータ。
  9. 【請求項９】 圧電素子を有する振動体と、 前記振動体を所定の共振モードで自励発振し、駆動状態
    と非駆動状態を選択する複数のスイッチング手段を有す
    る発振回路と、 前記発振回路の信号を増幅する増幅回路とを有し、 前記発振回路は、前記複数のスイッチング手段の少なく
    とも1つのスイッチング手段を前記駆動状態に、残りの
    スイッチング手段を前記非駆動状態とすることで前記非
    駆動状態から前記駆動状態へ移行する超音波モータ。
  10. 【請求項１０】 請求記１から請求項９のいずれか１つ
    に記載の超音波モータを有し、 移動体と一体に動作する伝達機構と、 前記伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構と、 を有する超音波モータ付き電子機器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003055054A1 (fr) * 2001-12-21 2003-07-03 Kitagawa Industries Co., Ltd. Moteur ultrasonore et compteur de temps electronique comportant celui-ci

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4694681B2 (ja) * 1999-11-26 2011-06-08 セイコーインスツル株式会社 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器
JP4141990B2 (ja) * 2004-07-12 2008-08-27 セイコーエプソン株式会社 圧電アクチュエータおよび機器
US7856272B2 (en) * 2006-04-28 2010-12-21 Flint Hills Scientific, L.L.C. Implantable interface for a medical device system
FR2907616B1 (fr) * 2006-10-19 2009-01-16 Sagem Defense Securite Tourelle d'orientation deux axes avec motorisation piezo electrique
JP4847401B2 (ja) * 2007-06-18 2011-12-28 本田技研工業株式会社 移動ロボットの駆動装置
JP5161878B2 (ja) * 2007-06-20 2013-03-13 株式会社アドバンテスト 雑音測定装置及び試験装置
TWI397252B (zh) * 2009-10-26 2013-05-21 Metal Ind Res & Dev Ct 應用於超音波馬達之單極具零電流切換之驅動電路
CN102064731B (zh) * 2009-11-18 2013-07-24 财团法人金属工业研究发展中心 应用于超声波马达的单极具零电流切换的驱动电路
CN103560739A (zh) * 2013-08-24 2014-02-05 渭南高新区金石为开咨询有限公司 应用于振动电动机的具过零点电流切换的驱动模块
JP6164044B2 (ja) * 2013-10-30 2017-07-19 セイコーエプソン株式会社 圧電モーター、ロボットハンド、ロボット、指アシスト装置、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、送液ポンプ、印刷装置、電子時計、投影装置
US10030976B2 (en) * 2015-05-13 2018-07-24 Kionix, Inc. Phase-based measurement and control of a gyroscope
CN106505909B (zh) * 2016-11-17 2018-09-18 闽江学院 一种超声波电机非线性死区补偿控制系统及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01283074A (ja) * 1988-01-09 1989-11-14 Seiko Instr Inc 進行性波動モータの圧電素子電極構造
JPH044770A (ja) * 1990-04-20 1992-01-09 Asmo Co Ltd 超音波モータの駆動回路と多モータの駆動信号供給回路
JPH0698569A (ja) * 1992-09-11 1994-04-08 Seiko Instr Inc 超音波モータ
JPH09163769A (ja) * 1995-10-02 1997-06-20 Seiko Instr Inc 超音波モータ装置
JPH10337050A (ja) * 1997-05-27 1998-12-18 Nikon Corp 駆動装置
JPH1127964A (ja) * 1997-05-08 1999-01-29 Seiko Instr Inc 超音波モータ装置および超音波モータ装置付き電子機器
JPH11178369A (ja) * 1997-12-09 1999-07-02 Seiko Instruments Inc 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器
JPH11252946A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Star Micronics Co Ltd 超音波モータの駆動方法
JPH11299270A (ja) * 1998-02-05 1999-10-29 Seiko Instruments Inc 超音波モ―タおよび超音波モ―タ付き電子機器

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57211087A (en) * 1981-06-22 1982-12-24 Seiko Instr & Electronics Ltd Boosting circuit of electronic timepiece element
JPH02119586A (ja) * 1988-10-27 1990-05-07 Seiko Instr Inc 超音波モータ装置
JPH05273361A (ja) * 1992-03-24 1993-10-22 Seiko Instr Inc 超音波モータ付電子機器
KR100204460B1 (ko) * 1992-12-16 1999-06-15 모리시타 요이찌 초음파모터의 속도제어방법
JPH07170772A (ja) * 1993-10-21 1995-07-04 Seiko Instr Inc 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器
JP2973273B2 (ja) * 1994-05-13 1999-11-08 セイコーエプソン株式会社 電子時計及びその充電方法
JPH08116685A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Canon Inc 振動波モータ
US5619089A (en) * 1994-10-31 1997-04-08 Seiko Instruments Inc. Ultrasonic motor and electronic apparatus provided with an ultrasonic motor
JP2718392B2 (ja) * 1995-03-28 1998-02-25 日本電気株式会社 圧電トランスの駆動回路
US5777232A (en) * 1995-03-29 1998-07-07 Shinko Electric Co., Ltd. Control system for vibratory apparatus
DE69620517T2 (de) * 1995-08-07 2002-11-07 Nec Corp Umwandler wobei ein piezoelektrisches Transformatoreingangssignal durch ein pulsbreitenmoduliertes Signal frequenzmoduliert wird
JP2778554B2 (ja) * 1995-10-12 1998-07-23 日本電気株式会社 圧電トランス駆動回路
WO1999019979A1 (fr) * 1997-10-14 1999-04-22 Seiko Instruments Inc. Bloc generateur de puissance dote d'une unite de generateur thermoelectrique
JPH11218587A (ja) * 1997-11-25 1999-08-10 Seiko Instruments Inc 熱電素子付き電子時計
JP3657445B2 (ja) * 1998-01-28 2005-06-08 セイコーインスツル株式会社 電子機器
JP3173585B2 (ja) * 1998-02-27 2001-06-04 日本電気株式会社 圧電トランスの駆動方法及び駆動回路
JP3650276B2 (ja) * 1998-10-22 2005-05-18 セイコーインスツル株式会社 電子携帯機器
JP3061043B2 (ja) * 1998-12-11 2000-07-10 日本電気株式会社 電源回路
JP3171187B2 (ja) * 1999-03-30 2001-05-28 ミノルタ株式会社 圧電アクチュエータ
JP4694681B2 (ja) * 1999-11-26 2011-06-08 セイコーインスツル株式会社 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器
JP2001258278A (ja) * 2000-03-15 2001-09-21 Minolta Co Ltd トラス型アクチュエータの駆動制御装置
US6429987B1 (en) * 2000-04-10 2002-08-06 Marvell International, Inc. High speed inductor current driver with minimum overshoot
JP2001356017A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Alps Electric Co Ltd 振動子の駆動検出装置
US6476542B2 (en) * 2000-12-20 2002-11-05 Cts Corporation Piezoelectric transformer with dual-phase input drive

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01283074A (ja) * 1988-01-09 1989-11-14 Seiko Instr Inc 進行性波動モータの圧電素子電極構造
JPH044770A (ja) * 1990-04-20 1992-01-09 Asmo Co Ltd 超音波モータの駆動回路と多モータの駆動信号供給回路
JPH0698569A (ja) * 1992-09-11 1994-04-08 Seiko Instr Inc 超音波モータ
JPH09163769A (ja) * 1995-10-02 1997-06-20 Seiko Instr Inc 超音波モータ装置
JPH1127964A (ja) * 1997-05-08 1999-01-29 Seiko Instr Inc 超音波モータ装置および超音波モータ装置付き電子機器
JPH10337050A (ja) * 1997-05-27 1998-12-18 Nikon Corp 駆動装置
JPH11178369A (ja) * 1997-12-09 1999-07-02 Seiko Instruments Inc 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器
JPH11299270A (ja) * 1998-02-05 1999-10-29 Seiko Instruments Inc 超音波モ―タおよび超音波モ―タ付き電子機器
JPH11252946A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Star Micronics Co Ltd 超音波モータの駆動方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003055054A1 (fr) * 2001-12-21 2003-07-03 Kitagawa Industries Co., Ltd. Moteur ultrasonore et compteur de temps electronique comportant celui-ci
CN100446400C (zh) * 2001-12-21 2008-12-24 北川工业株式会社 超声波马达以及具有超声波马达的电子时钟

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