JP2003324976A - 超音波モータの駆動方法 - Google Patents
超音波モータの駆動方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 駆動回路の構成の簡略化を図ることができる
と共に、シリーズ接続、パラレル接続のいずれの場合に
も共用できる超音波モータの駆動方法を提供する。 【解決手段】 振動子１の円板領域を、ロータの正逆回
転中に駆動電圧が印加される圧電素子部３ｃ、３ｃ’に
対応づけられた第１扇形状領域Ｍ１、Ｍ４と、ロータ２
の正転回転中に駆動電圧が印加される圧電素子部３ａ、
３ａ’に対応づけられた第２扇形状領域Ｍ２、Ｍ５と、
ロータ２の逆回転中に駆動電圧が印加される圧電素子部
３ｂ、３ｂに対応づけられた第３扇形状領域Ｍ３、Ｍ６
とに分割し、第２扇形状領域Ｍ２、Ｍ５に対応する圧電
素子部３ａ、３ａ’と第３扇形状領域Ｍ３、Ｍ６に対応
する圧電素子部３ｂ、３ｂ’との間で接続を切り換える
ことにより、ノードラインを切り換えて、ロータ２を正
転方向と逆転方向とに切り換える。
と共に、シリーズ接続、パラレル接続のいずれの場合に
も共用できる超音波モータの駆動方法を提供する。 【解決手段】 振動子１の円板領域を、ロータの正逆回
転中に駆動電圧が印加される圧電素子部３ｃ、３ｃ’に
対応づけられた第１扇形状領域Ｍ１、Ｍ４と、ロータ２
の正転回転中に駆動電圧が印加される圧電素子部３ａ、
３ａ’に対応づけられた第２扇形状領域Ｍ２、Ｍ５と、
ロータ２の逆回転中に駆動電圧が印加される圧電素子部
３ｂ、３ｂに対応づけられた第３扇形状領域Ｍ３、Ｍ６
とに分割し、第２扇形状領域Ｍ２、Ｍ５に対応する圧電
素子部３ａ、３ａ’と第３扇形状領域Ｍ３、Ｍ６に対応
する圧電素子部３ｂ、３ｂ’との間で接続を切り換える
ことにより、ノードラインを切り換えて、ロータ２を正
転方向と逆転方向とに切り換える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータに対向され
かつこのロータに当接してこのロータを回転させる駆動
爪が突設形成された振動子を備え、ロータの回転中心を
通るノードラインを有する定在波を超音波振動に基づき
振動子に生じさせ、駆動爪によりロータを正転方向に回
転させると共に、ノードラインを変えることによりロー
タを逆転方向に回転させる超音波モータの駆動方法の改
良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、図１、図２に示す超音波モー
タが知られている（例えば、特開平１０−２２５１５３
号公報参照）。その図１において、１は振動子、２はロ
ータ、３は圧電素子（例えば、ＰＺＴ素子（ピエゾ素
子））である。その圧電素子３は振動子１に貼り付けら
れ、その圧電素子３には駆動電圧源（ＯＳＣ）４が接続
されている。 【０００３】振動子１はロータ２に対向され、この振動
子１には、図２に拡大して示すように、ロータ３に当接
してこのロータ３を回転させる駆動爪５がロータ３の周
回り方向に等間隔に形成されている。この駆動爪５は振
動子１に立設されている。その圧電素子３は例えば４分
割ノードタイプとされている。その駆動爪５は後述する
振動ノードラインＮ１、Ｎ２に対して回転方向にθ°
（約２２．５°）ずれた位置に形成されている。圧電素
子３は振動子１への貼り付け側である裏面側の極性及び
これと反対側の表面側の極性が互いに同極となるように
分極されている。 【０００４】圧電素子３の表面側には、図２に拡大して
示すように、８個の扇形状電極領域が形成されている。
この各扇形状電極領域によって８個の圧電素子部１Ａ、
１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂが構成され
ている。図３はその各圧電素子部１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２
Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂのシリーズ（直列）結線図
を示している。 【０００５】圧電素子部１Ａ、１Ｂの極性「＋」側はス
イッチＳＷ１と駆動電圧源４の一側とに接続されてい
る。圧電素子部３Ａ、３Ｂの極性「＋」側はスイッチＳ
Ｗ２と駆動電圧源４の他側とに接続されている。圧電素
子部２Ａ、２Ｂの極性「＋」側は固定接点Ｎ１’と固定
接点Ｎ２’とに接続されている。圧電素子部４Ａ、４Ｂ
の極性「＋」側は固定接点Ｎ１”と固定接点Ｎ２”とに
接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは
互いに連動して可動される。 【０００６】図３に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ
２を固定接点Ｎ１’、Ｎ１”側に接続して、各圧電素子
部１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ａに駆動電圧を印加すると、ロ
ータ２の回転中心Ｏ１を通る放射状の振動ノードライン
Ｎ１を有する定在波が超音波振動に基づき振動子１に生
じる。すると、図４に拡大してかつ展開して示すよう
に、振動子１のノードラインＮ１を境にして一方側の領
域Ｅ１（Ｅ３）に山となる腹が生じ、他方側の領域Ｅ２
（Ｅ４）に谷となる腹が生じる。 【０００７】振動子１が超音波振動に基づき波打ち、領
域Ｅ１（Ｅ３）に山となる腹が生じると、図５に拡大し
て示すように、駆動爪５が斜めに傾き、垂直方向力Ｆ１
と水平方向力Ｆ２とが生成され、ロータ２を水平方向に
回転させる駆動力が生じる。次の半サイクルでは、領域
Ｅ１（Ｅ３）はノードラインＮ１を不動点として谷とな
り、駆動爪５がロータ２から離間し、隣接する領域Ｅ２
（Ｅ４）がノードラインＮ１を不動点として山となり、
駆動爪５がロータ２に当接し、この繰り返しにより、ロ
ータ２が例えば図２に示すように右方向（矢印Ａ１方
向）に回転される。なお、その図５において、ΔＶは垂
直方向移動量、ΔＨは水平方向移動量である。 【０００８】また、図３に示すスイッチＳＷ１、ＳＷ２
を固定接点Ｎ２”、Ｎ２’側に接続して、圧電素子３に
対する駆動電圧の印加方向を切り換えると、振動子１の
振動モードがノードラインＮ１からノードラインＮ２に
切り換えられ、図６に示すように、ノードラインＮ２の
位相がノードラインＮ１に対して４５°ずらされ、振動
子１の領域Ｅ１’（Ｅ３’）が山となり、振動子１の領
域Ｅ４’（Ｅ２’）が谷となり、次の半サイクルでは、
領域Ｅ１’（Ｅ３’）が谷となり、領域Ｅ４’（Ｅ
２’）が山となって、ロータ２が左方向（図２の矢印Ａ
２方向）に回転される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の超音波モータでは、振動ノードラインＮ１、Ｎ２の
切り換えの際のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の構造が複雑化
すると共に、各圧電素子部の扇形状電極領域の配線と接
続が複雑化し、シリーズ接続、パラレル接続でその回路
接続を共通化することができず、ひいては、超音波モー
タの製作コストが増大するという不都合がある。 【００１０】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的は、駆動回路の構成の簡略化を図ること
ができ、シリーズ接続、パラレル接続のいずれの場合に
も共用できる超音波モータの駆動方法を提供することに
ある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
モータの駆動方法は、ロータに対向されかつ該ロータに
当接して該ロータを回転させる駆動爪が突設形成された
振動子と、該振動子に貼り付けられた圧電素子とを有
し、該圧電素子に電圧を印加して前記ロータの回転中心
を通るノードラインを有する定在波を超音波振動に基づ
き前記振動子に生じさせ、前記駆動爪により前記ロータ
を正転方向に回転させると共に、前記ノードラインを変
えることにより前記ロータを逆転方向に回転させるもの
において、前記振動子の円板領域を、前記ロータの正逆
回転中に駆動電圧が印加される圧電素子部に対応づけら
れた第１扇形状領域と、前記ロータの正転回転中に駆動
電圧が印加される圧電素子部に対応づけられた第２扇形
状領域と、前記ロータの逆回転中に駆動電圧が印加され
る圧電素子部に対応づけられた第３扇形状領域とに分割
し、第２扇形状領域に対応する圧電素子部と第３扇形状
領域に対応する圧電素子部との間で接続を切り換えるこ
とにより、ノードラインを切り換えて、前記ロータを正
転方向と逆転方向とに切り換えることを特徴とする。 【００１２】 【発明の実施の形態】（実施例１）図７、図８は、本発
明の実施例のシリーズ接続の場合の超音波モータの駆動
方法の説明図であって、従来例と同一構成要素について
は、同一符号を付して説明する。 【００１３】図７は振動子１に貼り付けられた円板状の
圧電素子３の表面側を示している。その圧電素子３の裏
面側には、円板状電極領域（図示を略す）が形成されて
いる。その円板状電極領域は振動子１に接触されてい
る。その圧電素子３の表面側には、６個の扇形状電極領
域Ｍ１〜Ｍ６が形成されている。この６個の扇形状電極
領域Ｍ１〜Ｍ６によって圧電素子部３ａ、３ａ’、３
ｂ、３ｂ’、３ｃ、３ｃ’が構成されている。 【００１４】扇形状電極領域Ｍ１、Ｍ４は回転中心Ｏ１
を境に対称に位置し、この扇形状電極領域Ｍ１と扇形状
電極領域Ｍ４は第１扇形状領域を構成している。扇形状
電極領域Ｍ２、Ｍ５は回転中心Ｏ１を境に対称に位置
し、この扇形状電極領域Ｍ２と扇形状電極領域Ｍ５とは
第２扇形状領域を構成している。扇形状電極領域Ｍ３、
Ｍ６は回転中心Ｏ１を境に対称に位置し、扇形状電極領
域Ｍ３と扇形状電極領域Ｍ６とは第３扇形状領域を構成
している。 【００１５】振動子１はその円板領域が６個の扇形状電
極領域Ｍ１〜Ｍ６に対応づけられている。その図７には
振動子１の駆動爪５が破線で示されている。 【００１６】その駆動爪５は振動ノードラインＮ１と振
動ノードラインＮ２とによって囲まれた領域で周回り方
向等間隔に各ノードラインＮ１、Ｎ２から１５度離れた
位置に４個形成されている。 【００１７】圧電素子３は、図８に示すように、振動子
１に面する裏面側の極性が例えば「−」に分極され、そ
の圧電素子１の表面側の極性が「＋」に分極されてい
る。圧電素子部３ｃ、３ｃ’の極性「＋」側の扇形状電
極領域Ｍ１、Ｍ４とは互いに結線されて駆動電圧源４の
一側に接続されている。駆動電圧源（ＯＳＣ）４の他側
はスイッチＳＷ３に接続されている。圧電素子部３ａ、
３ａ’の極性「＋」側の扇形状電極領域Ｍ２、Ｍ５は固
定接点４ａに接続されている。圧電素子部３ｂ、３ｂ’
の極性「＋」側の扇形状電極領域Ｍ３、Ｍ６は固定接点
４ｂに接続されている。 【００１８】スイッチＳＷ３は固定接点４ａと固定接点
４ｂとの間で切り換えられる。スイッチＳＷ３を固定接
点４ａの側に切り換えると、圧電素子部３ａ、３ａ’と
圧電素子部３ｃ、３ｃ’とが駆動されて、振動ノードラ
インＮ１が生成される。これにより、例えば、ロータ２
が正転方向に回転される。スイッチＳＷ３を固定接点４
ｂの側に切り換えると、圧電素子部３ｂ、３ｂ’と圧電
素子部３ｃ、３ｃ’とが駆動されて、振動ノードライン
Ｎ２が生成される。これにより、ロータ２が逆転方向に
回転される。 （実施例２）図９、図１０はパラレル接続の場合の超音
波モータの駆動方法の説明図である。振動子１はその円
板領域が図７と同様に６個の扇形状電極領域Ｍ１〜Ｍ６
に対応づけられている。扇形状電極領域Ｍ１、Ｍ４は回
転中心Ｏ１を境に対称に位置し、この扇形状電極領域Ｍ
１と扇形状電極領域Ｍ４は第１扇形状領域を構成してい
る。扇形状電極領域Ｍ２、Ｍ５は回転中心Ｏ１を境に対
称に位置し、この扇形状電極領域Ｍ２と扇形状電極領域
Ｍ４とは第２扇形状領域を構成している。扇形状電極領
域Ｍ３、Ｍ６は回転中心Ｏ１を境に対称に位置し、扇形
状電極領域Ｍ３と扇形状電極領域Ｍ６とは第３扇形状領
域を構成している。 【００１９】圧電素子３の裏面側の圧電素子部３ｃ、３
ｃ’の極性は、図１０に示すように、例えば「−」に分
極されている。圧電素子３の裏面側の圧電素子部３ａ、
３ａ’、３ｂ、３ｂ’の極性は「＋」に分極されてい
る。圧電素子部３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ’の極性
「＋」と圧電素子部３ｃ、３ｃ’の極性「−」とは互い
に結線されて、駆動電圧源４の一側に接続されている。
その駆動電圧源４の一側は振動子１にアースされてい
る。 【００２０】圧電素子部３ｃ、３ｃ’の極性「＋」側の
扇形状電極領域Ｍ１、Ｍ４は駆動電圧源４の他側と切り
換えスイッチＳＷ３とに接続されている。圧電素子部３
ａ、３ａ’の極性「−」側の扇形状領域Ｍ２、Ｍ５は固
定接点４ａに接続されている。圧電素子部３ｂ、３ｂ’
の極性「−」側の扇形状電極領域Ｍ３、Ｍ６は固定接点
４ｂに接続されている。切り換えスイッチＳＷ３は固定
接点４ａ、４ｂの間で切り換え可能である。 【００２１】スイッチＳＷ３を固定接点４ａの側に切り
換えると、圧電素子部３ａ、３ａ’と圧電素子部３ｃ、
３ｃ’とが駆動されて、振動ノードラインＮ１が生成さ
れる。これにより、例えば、ロータ２が正転方向に回転
される。スイッチＳＷ３を固定接点４ｂの側に切り換え
ると、圧電素子部３ｂ、３ｂ’と圧電素子部３ｃ、３
ｃ’とが駆動されて、振動ノードラインＮ２が生成され
る。これにより、ロータ２が逆転方向に回転される。 （実施例３）図１１は振動ノードラインを８分割構成と
したもので、ここでは、振動子１は圧電素子３の１２個
の扇形状電極領域Ｑ１〜Ｑ１２に対応づけられている。
扇形状電極領域Ｑ１と扇形状電極領域Ｑ７、扇形状電極
領域Ｑ４と扇形状電極領域Ｑ１０とは回転中心Ｏ１を境
に対称に位置し、第１扇形状領域を形成している。扇形
状電極領域Ｑ２と扇形状電極領域Ｑ８、扇形状電極領域
Ｑ５と扇形状電極領域Ｑ１１とは回転中心Ｏ１を境に対
称に位置し、第２扇形状領域を形成している。扇形状電
極領域Ｑ３と扇形状電極領域Ｑ９、扇形状電極領域Ｑ６
と扇形状電極領域Ｑ１２とは、回転中心Ｏ１を境に対称
位置に位置し、第３扇形状領域を形成している。各駆動
爪５は振動ノードラインＮ１と振動ノードラインＮ２と
によって囲まれた領域で周回り方向等間隔に、各ノード
ラインＮ１、Ｎ２から７．５度離れた位置に８個形成さ
れている。このように構成すると、振動ノードラインＮ
１が生じたときには、例えば、ロータ２が正転方向に回
転し、ノードラインＮ２が生じたときには、ロータ２が
逆転方向に回転する。 （実施例４）図１２は振動ノードラインを２分割構成し
たもので、振動子１は円板領域を１２０度ごとに分割し
て、圧電素子３の３個の扇形状電極領域Ｍ１’〜Ｍ３’
に対応づけられている。扇形状電極領域Ｍ１’は第１扇
形状領域を構成し、扇形状電極領域Ｍ２’は第２扇形状
領域を構成し、扇形状電極領域Ｍ３’は第３扇形状領域
を構成している。各扇形状電極領域Ｍ１’〜Ｍ３’によ
って圧電素子部３ａ〜３ｃが構成されている。扇形状電
極領域Ｍ１’の圧電素子部３ｃと扇形状電極領域Ｍ２’
の圧電素子部３ａとが駆動されるようにスイッチＳＷ３
を固定接点４ａの側に切り換えると、ノードラインＮ１
が生じる。扇形状電極領域Ｍ１’の圧電素子部３ｃと扇
形状電極領域Ｍ３’の圧電素子部３ｂとが駆動されるよ
うにスイッチＳＷ３を固定接点４ｂの側に切り換える
と、ノードラインＮ２が生じる。 【００２２】図１３は扇形状電極領域Ｍ１’の角度を１
２０度よりも大きく形成したものである。このように構
成すると、扇形状電極領域Ｍ２’、扇形状電極領域Ｍ
３’の角度を１２０度よりも小さくでき、従って、圧電
素子部３ａ〜３ｃの未使用面積を小さくできる。 【００２３】以上、発明の実施の形態では、振動子１の
形状がリング状のものについて説明したが、振動子１の
形状がドーナツ形状のものにも本発明は適用できるもの
である。 【００２４】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、駆動回路の構成の簡略化を図ることができると共
に、シリーズ接続、パラレル接続のいずれの場合にも共
用できるという効果を奏する。
かつこのロータに当接してこのロータを回転させる駆動
爪が突設形成された振動子を備え、ロータの回転中心を
通るノードラインを有する定在波を超音波振動に基づき
振動子に生じさせ、駆動爪によりロータを正転方向に回
転させると共に、ノードラインを変えることによりロー
タを逆転方向に回転させる超音波モータの駆動方法の改
良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、図１、図２に示す超音波モー
タが知られている（例えば、特開平１０−２２５１５３
号公報参照）。その図１において、１は振動子、２はロ
ータ、３は圧電素子（例えば、ＰＺＴ素子（ピエゾ素
子））である。その圧電素子３は振動子１に貼り付けら
れ、その圧電素子３には駆動電圧源（ＯＳＣ）４が接続
されている。 【０００３】振動子１はロータ２に対向され、この振動
子１には、図２に拡大して示すように、ロータ３に当接
してこのロータ３を回転させる駆動爪５がロータ３の周
回り方向に等間隔に形成されている。この駆動爪５は振
動子１に立設されている。その圧電素子３は例えば４分
割ノードタイプとされている。その駆動爪５は後述する
振動ノードラインＮ１、Ｎ２に対して回転方向にθ°
（約２２．５°）ずれた位置に形成されている。圧電素
子３は振動子１への貼り付け側である裏面側の極性及び
これと反対側の表面側の極性が互いに同極となるように
分極されている。 【０００４】圧電素子３の表面側には、図２に拡大して
示すように、８個の扇形状電極領域が形成されている。
この各扇形状電極領域によって８個の圧電素子部１Ａ、
１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂが構成され
ている。図３はその各圧電素子部１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２
Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂのシリーズ（直列）結線図
を示している。 【０００５】圧電素子部１Ａ、１Ｂの極性「＋」側はス
イッチＳＷ１と駆動電圧源４の一側とに接続されてい
る。圧電素子部３Ａ、３Ｂの極性「＋」側はスイッチＳ
Ｗ２と駆動電圧源４の他側とに接続されている。圧電素
子部２Ａ、２Ｂの極性「＋」側は固定接点Ｎ１’と固定
接点Ｎ２’とに接続されている。圧電素子部４Ａ、４Ｂ
の極性「＋」側は固定接点Ｎ１”と固定接点Ｎ２”とに
接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは
互いに連動して可動される。 【０００６】図３に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ
２を固定接点Ｎ１’、Ｎ１”側に接続して、各圧電素子
部１Ａ〜４Ａ、１Ｂ〜４Ａに駆動電圧を印加すると、ロ
ータ２の回転中心Ｏ１を通る放射状の振動ノードライン
Ｎ１を有する定在波が超音波振動に基づき振動子１に生
じる。すると、図４に拡大してかつ展開して示すよう
に、振動子１のノードラインＮ１を境にして一方側の領
域Ｅ１（Ｅ３）に山となる腹が生じ、他方側の領域Ｅ２
（Ｅ４）に谷となる腹が生じる。 【０００７】振動子１が超音波振動に基づき波打ち、領
域Ｅ１（Ｅ３）に山となる腹が生じると、図５に拡大し
て示すように、駆動爪５が斜めに傾き、垂直方向力Ｆ１
と水平方向力Ｆ２とが生成され、ロータ２を水平方向に
回転させる駆動力が生じる。次の半サイクルでは、領域
Ｅ１（Ｅ３）はノードラインＮ１を不動点として谷とな
り、駆動爪５がロータ２から離間し、隣接する領域Ｅ２
（Ｅ４）がノードラインＮ１を不動点として山となり、
駆動爪５がロータ２に当接し、この繰り返しにより、ロ
ータ２が例えば図２に示すように右方向（矢印Ａ１方
向）に回転される。なお、その図５において、ΔＶは垂
直方向移動量、ΔＨは水平方向移動量である。 【０００８】また、図３に示すスイッチＳＷ１、ＳＷ２
を固定接点Ｎ２”、Ｎ２’側に接続して、圧電素子３に
対する駆動電圧の印加方向を切り換えると、振動子１の
振動モードがノードラインＮ１からノードラインＮ２に
切り換えられ、図６に示すように、ノードラインＮ２の
位相がノードラインＮ１に対して４５°ずらされ、振動
子１の領域Ｅ１’（Ｅ３’）が山となり、振動子１の領
域Ｅ４’（Ｅ２’）が谷となり、次の半サイクルでは、
領域Ｅ１’（Ｅ３’）が谷となり、領域Ｅ４’（Ｅ
２’）が山となって、ロータ２が左方向（図２の矢印Ａ
２方向）に回転される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の超音波モータでは、振動ノードラインＮ１、Ｎ２の
切り換えの際のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の構造が複雑化
すると共に、各圧電素子部の扇形状電極領域の配線と接
続が複雑化し、シリーズ接続、パラレル接続でその回路
接続を共通化することができず、ひいては、超音波モー
タの製作コストが増大するという不都合がある。 【００１０】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的は、駆動回路の構成の簡略化を図ること
ができ、シリーズ接続、パラレル接続のいずれの場合に
も共用できる超音波モータの駆動方法を提供することに
ある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
モータの駆動方法は、ロータに対向されかつ該ロータに
当接して該ロータを回転させる駆動爪が突設形成された
振動子と、該振動子に貼り付けられた圧電素子とを有
し、該圧電素子に電圧を印加して前記ロータの回転中心
を通るノードラインを有する定在波を超音波振動に基づ
き前記振動子に生じさせ、前記駆動爪により前記ロータ
を正転方向に回転させると共に、前記ノードラインを変
えることにより前記ロータを逆転方向に回転させるもの
において、前記振動子の円板領域を、前記ロータの正逆
回転中に駆動電圧が印加される圧電素子部に対応づけら
れた第１扇形状領域と、前記ロータの正転回転中に駆動
電圧が印加される圧電素子部に対応づけられた第２扇形
状領域と、前記ロータの逆回転中に駆動電圧が印加され
る圧電素子部に対応づけられた第３扇形状領域とに分割
し、第２扇形状領域に対応する圧電素子部と第３扇形状
領域に対応する圧電素子部との間で接続を切り換えるこ
とにより、ノードラインを切り換えて、前記ロータを正
転方向と逆転方向とに切り換えることを特徴とする。 【００１２】 【発明の実施の形態】（実施例１）図７、図８は、本発
明の実施例のシリーズ接続の場合の超音波モータの駆動
方法の説明図であって、従来例と同一構成要素について
は、同一符号を付して説明する。 【００１３】図７は振動子１に貼り付けられた円板状の
圧電素子３の表面側を示している。その圧電素子３の裏
面側には、円板状電極領域（図示を略す）が形成されて
いる。その円板状電極領域は振動子１に接触されてい
る。その圧電素子３の表面側には、６個の扇形状電極領
域Ｍ１〜Ｍ６が形成されている。この６個の扇形状電極
領域Ｍ１〜Ｍ６によって圧電素子部３ａ、３ａ’、３
ｂ、３ｂ’、３ｃ、３ｃ’が構成されている。 【００１４】扇形状電極領域Ｍ１、Ｍ４は回転中心Ｏ１
を境に対称に位置し、この扇形状電極領域Ｍ１と扇形状
電極領域Ｍ４は第１扇形状領域を構成している。扇形状
電極領域Ｍ２、Ｍ５は回転中心Ｏ１を境に対称に位置
し、この扇形状電極領域Ｍ２と扇形状電極領域Ｍ５とは
第２扇形状領域を構成している。扇形状電極領域Ｍ３、
Ｍ６は回転中心Ｏ１を境に対称に位置し、扇形状電極領
域Ｍ３と扇形状電極領域Ｍ６とは第３扇形状領域を構成
している。 【００１５】振動子１はその円板領域が６個の扇形状電
極領域Ｍ１〜Ｍ６に対応づけられている。その図７には
振動子１の駆動爪５が破線で示されている。 【００１６】その駆動爪５は振動ノードラインＮ１と振
動ノードラインＮ２とによって囲まれた領域で周回り方
向等間隔に各ノードラインＮ１、Ｎ２から１５度離れた
位置に４個形成されている。 【００１７】圧電素子３は、図８に示すように、振動子
１に面する裏面側の極性が例えば「−」に分極され、そ
の圧電素子１の表面側の極性が「＋」に分極されてい
る。圧電素子部３ｃ、３ｃ’の極性「＋」側の扇形状電
極領域Ｍ１、Ｍ４とは互いに結線されて駆動電圧源４の
一側に接続されている。駆動電圧源（ＯＳＣ）４の他側
はスイッチＳＷ３に接続されている。圧電素子部３ａ、
３ａ’の極性「＋」側の扇形状電極領域Ｍ２、Ｍ５は固
定接点４ａに接続されている。圧電素子部３ｂ、３ｂ’
の極性「＋」側の扇形状電極領域Ｍ３、Ｍ６は固定接点
４ｂに接続されている。 【００１８】スイッチＳＷ３は固定接点４ａと固定接点
４ｂとの間で切り換えられる。スイッチＳＷ３を固定接
点４ａの側に切り換えると、圧電素子部３ａ、３ａ’と
圧電素子部３ｃ、３ｃ’とが駆動されて、振動ノードラ
インＮ１が生成される。これにより、例えば、ロータ２
が正転方向に回転される。スイッチＳＷ３を固定接点４
ｂの側に切り換えると、圧電素子部３ｂ、３ｂ’と圧電
素子部３ｃ、３ｃ’とが駆動されて、振動ノードライン
Ｎ２が生成される。これにより、ロータ２が逆転方向に
回転される。 （実施例２）図９、図１０はパラレル接続の場合の超音
波モータの駆動方法の説明図である。振動子１はその円
板領域が図７と同様に６個の扇形状電極領域Ｍ１〜Ｍ６
に対応づけられている。扇形状電極領域Ｍ１、Ｍ４は回
転中心Ｏ１を境に対称に位置し、この扇形状電極領域Ｍ
１と扇形状電極領域Ｍ４は第１扇形状領域を構成してい
る。扇形状電極領域Ｍ２、Ｍ５は回転中心Ｏ１を境に対
称に位置し、この扇形状電極領域Ｍ２と扇形状電極領域
Ｍ４とは第２扇形状領域を構成している。扇形状電極領
域Ｍ３、Ｍ６は回転中心Ｏ１を境に対称に位置し、扇形
状電極領域Ｍ３と扇形状電極領域Ｍ６とは第３扇形状領
域を構成している。 【００１９】圧電素子３の裏面側の圧電素子部３ｃ、３
ｃ’の極性は、図１０に示すように、例えば「−」に分
極されている。圧電素子３の裏面側の圧電素子部３ａ、
３ａ’、３ｂ、３ｂ’の極性は「＋」に分極されてい
る。圧電素子部３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ’の極性
「＋」と圧電素子部３ｃ、３ｃ’の極性「−」とは互い
に結線されて、駆動電圧源４の一側に接続されている。
その駆動電圧源４の一側は振動子１にアースされてい
る。 【００２０】圧電素子部３ｃ、３ｃ’の極性「＋」側の
扇形状電極領域Ｍ１、Ｍ４は駆動電圧源４の他側と切り
換えスイッチＳＷ３とに接続されている。圧電素子部３
ａ、３ａ’の極性「−」側の扇形状領域Ｍ２、Ｍ５は固
定接点４ａに接続されている。圧電素子部３ｂ、３ｂ’
の極性「−」側の扇形状電極領域Ｍ３、Ｍ６は固定接点
４ｂに接続されている。切り換えスイッチＳＷ３は固定
接点４ａ、４ｂの間で切り換え可能である。 【００２１】スイッチＳＷ３を固定接点４ａの側に切り
換えると、圧電素子部３ａ、３ａ’と圧電素子部３ｃ、
３ｃ’とが駆動されて、振動ノードラインＮ１が生成さ
れる。これにより、例えば、ロータ２が正転方向に回転
される。スイッチＳＷ３を固定接点４ｂの側に切り換え
ると、圧電素子部３ｂ、３ｂ’と圧電素子部３ｃ、３
ｃ’とが駆動されて、振動ノードラインＮ２が生成され
る。これにより、ロータ２が逆転方向に回転される。 （実施例３）図１１は振動ノードラインを８分割構成と
したもので、ここでは、振動子１は圧電素子３の１２個
の扇形状電極領域Ｑ１〜Ｑ１２に対応づけられている。
扇形状電極領域Ｑ１と扇形状電極領域Ｑ７、扇形状電極
領域Ｑ４と扇形状電極領域Ｑ１０とは回転中心Ｏ１を境
に対称に位置し、第１扇形状領域を形成している。扇形
状電極領域Ｑ２と扇形状電極領域Ｑ８、扇形状電極領域
Ｑ５と扇形状電極領域Ｑ１１とは回転中心Ｏ１を境に対
称に位置し、第２扇形状領域を形成している。扇形状電
極領域Ｑ３と扇形状電極領域Ｑ９、扇形状電極領域Ｑ６
と扇形状電極領域Ｑ１２とは、回転中心Ｏ１を境に対称
位置に位置し、第３扇形状領域を形成している。各駆動
爪５は振動ノードラインＮ１と振動ノードラインＮ２と
によって囲まれた領域で周回り方向等間隔に、各ノード
ラインＮ１、Ｎ２から７．５度離れた位置に８個形成さ
れている。このように構成すると、振動ノードラインＮ
１が生じたときには、例えば、ロータ２が正転方向に回
転し、ノードラインＮ２が生じたときには、ロータ２が
逆転方向に回転する。 （実施例４）図１２は振動ノードラインを２分割構成し
たもので、振動子１は円板領域を１２０度ごとに分割し
て、圧電素子３の３個の扇形状電極領域Ｍ１’〜Ｍ３’
に対応づけられている。扇形状電極領域Ｍ１’は第１扇
形状領域を構成し、扇形状電極領域Ｍ２’は第２扇形状
領域を構成し、扇形状電極領域Ｍ３’は第３扇形状領域
を構成している。各扇形状電極領域Ｍ１’〜Ｍ３’によ
って圧電素子部３ａ〜３ｃが構成されている。扇形状電
極領域Ｍ１’の圧電素子部３ｃと扇形状電極領域Ｍ２’
の圧電素子部３ａとが駆動されるようにスイッチＳＷ３
を固定接点４ａの側に切り換えると、ノードラインＮ１
が生じる。扇形状電極領域Ｍ１’の圧電素子部３ｃと扇
形状電極領域Ｍ３’の圧電素子部３ｂとが駆動されるよ
うにスイッチＳＷ３を固定接点４ｂの側に切り換える
と、ノードラインＮ２が生じる。 【００２２】図１３は扇形状電極領域Ｍ１’の角度を１
２０度よりも大きく形成したものである。このように構
成すると、扇形状電極領域Ｍ２’、扇形状電極領域Ｍ
３’の角度を１２０度よりも小さくでき、従って、圧電
素子部３ａ〜３ｃの未使用面積を小さくできる。 【００２３】以上、発明の実施の形態では、振動子１の
形状がリング状のものについて説明したが、振動子１の
形状がドーナツ形状のものにも本発明は適用できるもの
である。 【００２４】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、駆動回路の構成の簡略化を図ることができると共
に、シリーズ接続、パラレル接続のいずれの場合にも共
用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の超音波モータの概略構成を示す縦断面
図である。 【図２】 図１に示す振動子と振動ノードラインとの関
係を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方向から超音波
モータを目視した平面図である。 【図３】 図１に示す圧電素子のシリーズ結線状態を示
す回路図である。 【図４】 図２に示す振動子の振動状態を円周方向に展
開して示す展開図であって、超音波モータの右回り方向
の回転を説明するための説明図である。 【図５】 図４に示す振動子の振動状態を拡大して示す
説明図である。 【図６】 図２に示す振動子の振動状態を円周方向に展
開して示す展開図であって、超音波モータの左回り方向
の回転を説明するための説明図である。 【図７】 本発明の超音波モータの駆動方法のシリーズ
結線の一例を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視した平面図である。 【図８】 図７に示す圧電素子の結線回路の詳細図であ
る。 【図９】 本発明の超音波モータの駆動方法のパラレル
結線の一例を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視した平面図である。 【図１０】 図９に示す圧電素子の結線回路の詳細図で
ある。 【図１１】 本発明を８分割ノードラインに適用した発
明の実施の形態の説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視したときの平面図である。 【図１２】 本発明を２分割ノードラインに適用した発
明の実施の形態の説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視したときの平面図である。 【図１３】 図１２に示す２分割ノードラインの超音波
モータの変形例を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方
向から超音波モータを目視したときの平面図である。 【符号の説明】 １…振動子 ２…ロータ ３…圧電素子 ３ａ〜３ｃ、３ａ〜３ｃ’…圧電素子部 ４…駆動電圧源 ５…駆動爪 Ｎ１、Ｎ２…振動ノードライン Ｏ１…回転中心
図である。 【図２】 図１に示す振動子と振動ノードラインとの関
係を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方向から超音波
モータを目視した平面図である。 【図３】 図１に示す圧電素子のシリーズ結線状態を示
す回路図である。 【図４】 図２に示す振動子の振動状態を円周方向に展
開して示す展開図であって、超音波モータの右回り方向
の回転を説明するための説明図である。 【図５】 図４に示す振動子の振動状態を拡大して示す
説明図である。 【図６】 図２に示す振動子の振動状態を円周方向に展
開して示す展開図であって、超音波モータの左回り方向
の回転を説明するための説明図である。 【図７】 本発明の超音波モータの駆動方法のシリーズ
結線の一例を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視した平面図である。 【図８】 図７に示す圧電素子の結線回路の詳細図であ
る。 【図９】 本発明の超音波モータの駆動方法のパラレル
結線の一例を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視した平面図である。 【図１０】 図９に示す圧電素子の結線回路の詳細図で
ある。 【図１１】 本発明を８分割ノードラインに適用した発
明の実施の形態の説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視したときの平面図である。 【図１２】 本発明を２分割ノードラインに適用した発
明の実施の形態の説明図であって、図１の矢印Ｚ方向か
ら超音波モータを目視したときの平面図である。 【図１３】 図１２に示す２分割ノードラインの超音波
モータの変形例を示す説明図であって、図１の矢印Ｚ方
向から超音波モータを目視したときの平面図である。 【符号の説明】 １…振動子 ２…ロータ ３…圧電素子 ３ａ〜３ｃ、３ａ〜３ｃ’…圧電素子部 ４…駆動電圧源 ５…駆動爪 Ｎ１、Ｎ２…振動ノードライン Ｏ１…回転中心
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 斎藤 晋
東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト
プコン内
Ｆターム(参考） 5H680 AA08 BB03 BB11 BB16 BB20
CC04 CC06 DD02 DD15 DD23
DD39 DD53 DD63 DD84 FF32
GG02
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ロータに対向されかつ該ロータに当接し
て該ロータを回転させる駆動爪が突設形成された振動子
と、該振動子に貼り付けられた圧電素子とを有し、該圧
電素子に電圧を印加して前記ロータの回転中心を通るノ
ードラインを有する定在波を超音波振動に基づき前記振
動子に生じさせ、前記駆動爪により前記ロータを正転方
向に回転させると共に、前記ノードラインを変えること
により前記ロータを逆転方向に回転させる超音波モータ
の駆動方法において、 前記振動子の円板領域を、前記ロータの正逆回転中に駆
動電圧が印加される圧電素子部に対応づけられた第１扇
形状領域と、前記ロータの正転回転中に駆動電圧が印加
される圧電素子部に対応づけられた第２扇形状領域と、
前記ロータの逆回転中に駆動電圧が印加される圧電素子
部に対応づけられた第３扇形状領域とに分割し、第２扇
形状領域に対応する圧電素子部と第３扇形状領域に対応
する圧電素子部との間で接続を切り換えることにより、
ノードラインを切り換えて、前記ロータを正転方向と逆
転方向とに切り換えることを特徴とする超音波モータの
駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132446A JP2003324976A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 超音波モータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132446A JP2003324976A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 超音波モータの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003324976A true JP2003324976A (ja) | 2003-11-14 |
Family
ID=29544512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002132446A Pending JP2003324976A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 超音波モータの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003324976A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010158143A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-07-15 | Sumida Corporation | 超音波モータ |
| JP2010246347A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Sumida Corporation | 超音波モータ |
| KR101067019B1 (ko) | 2009-05-20 | 2011-09-22 | 서울대학교산학협력단 | 에너지 하베스터 단위 모듈, 이를 결합하여 만들어지는 다축 에너지 하베스터 조립체 및 이를 결합하여 만들어지는 다축 에너지 하베스터 다중 조립체 |
| CN102647112A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-08-22 | 哈尔滨工业大学 | 旋转式压电发电装置 |
-
2002
- 2002-05-08 JP JP2002132446A patent/JP2003324976A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010158143A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-07-15 | Sumida Corporation | 超音波モータ |
| JP2010246347A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Sumida Corporation | 超音波モータ |
| KR101067019B1 (ko) | 2009-05-20 | 2011-09-22 | 서울대학교산학협력단 | 에너지 하베스터 단위 모듈, 이를 결합하여 만들어지는 다축 에너지 하베스터 조립체 및 이를 결합하여 만들어지는 다축 에너지 하베스터 다중 조립체 |
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