JP2532516B2 - 超音波モ―タの駆動装置 - Google Patents
超音波モ―タの駆動装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
-
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- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
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- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/166—Motors with disc stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電体を用いて駆動力を発生する超音波モ
ータに係わり、特に弾性体を励振させる圧電体を駆動す
る駆動装置に関する。
ータに係わり、特に弾性体を励振させる圧電体を駆動す
る駆動装置に関する。
従来の技術 近年、圧電体セラミックス等の電気−機械変換子を用
いて種々の超音波振動を励振することにより、回転ある
いは走行運動を得る超音波モータが高いエネルギー密度
等を有することから注目されている。
いて種々の超音波振動を励振することにより、回転ある
いは走行運動を得る超音波モータが高いエネルギー密度
等を有することから注目されている。
例えば、第４図に示すような構造の超音波モータが提
案されている。すなわち、２つの円形の圧電体1,圧電体
２と円形の弾性体３とを厚み方向に重ねて構成したステ
ータ４と、そのステータ４に面接触し下面にライニング
６を接合し、下部には加圧接触用の締結軸７を形成し、
上部には外部の被回転体に回転を伝達する機械出力軸８
を形成してなるロータ基体５と、軸受９と、前記ロータ
基体５と、ステータ４とを任意の締結トルクで加圧して
組立てる為のバネ10と締結環11とを備え、前記ステータ
表面には振動エネルギーを作用させるためのリング状の
突起3aを有しており、圧電体1,2に互いに位相のずれた
電気信号を印加することにより回転力を得るようになっ
ている。
案されている。すなわち、２つの円形の圧電体1,圧電体
２と円形の弾性体３とを厚み方向に重ねて構成したステ
ータ４と、そのステータ４に面接触し下面にライニング
６を接合し、下部には加圧接触用の締結軸７を形成し、
上部には外部の被回転体に回転を伝達する機械出力軸８
を形成してなるロータ基体５と、軸受９と、前記ロータ
基体５と、ステータ４とを任意の締結トルクで加圧して
組立てる為のバネ10と締結環11とを備え、前記ステータ
表面には振動エネルギーを作用させるためのリング状の
突起3aを有しており、圧電体1,2に互いに位相のずれた
電気信号を印加することにより回転力を得るようになっ
ている。
このような超音波モータの駆動装置としては、第５図
に示されるような構成が提案されている。この第５図に
示す超音波モータの動作原理について以下説明する。
に示されるような構成が提案されている。この第５図に
示す超音波モータの動作原理について以下説明する。
まず、ステータ４により定まる駆動周波数fmにて発振
器15により発振された出力信号を分岐し、一方を直接増
幅器16に、他方を位相器17を介して増幅器18に入力す
る。前記位相器17では正方向回転あるいは逆方向回転に
使用する±10゜ないし±170゜の範囲で位相シフトした
信号が整形される。前記発振器15の出力信号を直接増幅
器16に入力して増幅した信号をリード線19及び20により
第１圧電体１に印加する。それによりステータ４には、
第１圧電体１の分極方向が互いに異なるプラス極性ある
いはマイナス極性を有する領域の一対を１波長として周
方向に８極、４組の振動子に対応する４波長の励振波が
発生される。第２圧電体２も増幅器18の出力をリード線
20,21を介して印加することにより同様に駆動される。
器15により発振された出力信号を分岐し、一方を直接増
幅器16に、他方を位相器17を介して増幅器18に入力す
る。前記位相器17では正方向回転あるいは逆方向回転に
使用する±10゜ないし±170゜の範囲で位相シフトした
信号が整形される。前記発振器15の出力信号を直接増幅
器16に入力して増幅した信号をリード線19及び20により
第１圧電体１に印加する。それによりステータ４には、
第１圧電体１の分極方向が互いに異なるプラス極性ある
いはマイナス極性を有する領域の一対を１波長として周
方向に８極、４組の振動子に対応する４波長の励振波が
発生される。第２圧電体２も増幅器18の出力をリード線
20,21を介して印加することにより同様に駆動される。
これらの位相器17と、増幅器16,18とで駆動回路22を
構成している。
構成している。
上述のようにステータ４を駆動すると、ステータ４に
おけるロータ14に面する側の振動の頂点がロータ14に接
触し、しかもその頂点が時間とともに移動するため、ロ
ータ14には横方向成分を有する力が加えられることにな
る。かくしてロータ14は、ステータ４により定まる駆動
周波数fmにより横方向成分の進行波により位置移動を繰
り返す結果、回転運動を得ることができる。
おけるロータ14に面する側の振動の頂点がロータ14に接
触し、しかもその頂点が時間とともに移動するため、ロ
ータ14には横方向成分を有する力が加えられることにな
る。かくしてロータ14は、ステータ４により定まる駆動
周波数fmにより横方向成分の進行波により位置移動を繰
り返す結果、回転運動を得ることができる。
ところが、発振器により発振される出力信号の発振周
波数fdを、ステータ４の共振周波数froにより定まる駆
動周波数fmと一致するように設定しておいても、超音波
モータが駆動される環境が変化したり、自己発熱の影響
による温度変化や経時変化等が起こると、ステータ４の
共振周波数froおよび駆動周波数fmが変化してしまい駆
動周波数fmが発振周波数froから大きくずれる。従って
進行波の発生効率が減少し、モータとしての駆動効率が
低下し、極端な場合はモータ停止もある。
波数fdを、ステータ４の共振周波数froにより定まる駆
動周波数fmと一致するように設定しておいても、超音波
モータが駆動される環境が変化したり、自己発熱の影響
による温度変化や経時変化等が起こると、ステータ４の
共振周波数froおよび駆動周波数fmが変化してしまい駆
動周波数fmが発振周波数froから大きくずれる。従って
進行波の発生効率が減少し、モータとしての駆動効率が
低下し、極端な場合はモータ停止もある。
このため、第６図に示すような超音波モータの駆動装
置が提案されている。
置が提案されている。
第６図において、23は超音波モータを構成する第１の
圧電体１と第２の圧電体２とを電気回路図で示したもの
である。35は圧電体２と、圧電体２に直列に接続された
抵抗24と、一方の端子を前記圧電体２の抵抗24との接続
端子Ａと反対側の端子20aに接続されたコンデンサ26
と、前記コンデンサの他方の端子に一方の端子を接続
し、もう一方の端子を前記抵抗24の圧電体２との接続端
子Ａと反対側の端子19aに接続された抵抗25と、抵抗30
〜33と演算増幅器34とで構成された差動増幅回路42とを
備えており、圧電体に流れる機械振動に比例する電流を
検出する電流検出回路である。
圧電体１と第２の圧電体２とを電気回路図で示したもの
である。35は圧電体２と、圧電体２に直列に接続された
抵抗24と、一方の端子を前記圧電体２の抵抗24との接続
端子Ａと反対側の端子20aに接続されたコンデンサ26
と、前記コンデンサの他方の端子に一方の端子を接続
し、もう一方の端子を前記抵抗24の圧電体２との接続端
子Ａと反対側の端子19aに接続された抵抗25と、抵抗30
〜33と演算増幅器34とで構成された差動増幅回路42とを
備えており、圧電体に流れる機械振動に比例する電流を
検出する電流検出回路である。
ここでもう少し機械系振動に比例する電流検出回路35
について詳しく説明する。圧電体２を電気回路の等価回
路で示すと第８図（ａ），（ｂ）のようになる。（オー
ム社 池田拓郎著「圧電材科学の基礎」P99〜P102参
照）圧電体２に流れる全電流をITとすると、ITは第８図
（ｂ）のように機械系振動に比例する電流Imと、圧電体
２の静電容量COに流れ、高調波成分を含むIcとの和にな
る。従って圧電体２に流れる電流ITのうち、圧電体２の
静電容量COに流れる電流IOを差し引くと、機械系振動に
比例する電流Imが得られる。従ってコンデンサ26の静電
容量を圧電体２の静電容量に等しく設定し、抵抗24と抵
抗25とを等しく設定しておくと、差動増幅回路42により
圧電体２に流れる全電流ITから圧電体２の静電容量COに
流れる電流IOに等しいコンデンサ26に流れる電流を差し
引いた機械系振動に比例する電流Imに応じた出力波形が
得られる。すなわち、機械系振動に比例する電流Imが検
出できる。第９図に、第６図に示されるＡ点,B点,C点の
波形を示す。これからわかるようにＡ点,B点には高調波
成分によるひずみ波形があらわれているが、Ｃ点には電
圧波形と位相比較可能な、機械系振動に比例する電流Im
の波形が得られる。
について詳しく説明する。圧電体２を電気回路の等価回
路で示すと第８図（ａ），（ｂ）のようになる。（オー
ム社 池田拓郎著「圧電材科学の基礎」P99〜P102参
照）圧電体２に流れる全電流をITとすると、ITは第８図
（ｂ）のように機械系振動に比例する電流Imと、圧電体
２の静電容量COに流れ、高調波成分を含むIcとの和にな
る。従って圧電体２に流れる電流ITのうち、圧電体２の
静電容量COに流れる電流IOを差し引くと、機械系振動に
比例する電流Imが得られる。従ってコンデンサ26の静電
容量を圧電体２の静電容量に等しく設定し、抵抗24と抵
抗25とを等しく設定しておくと、差動増幅回路42により
圧電体２に流れる全電流ITから圧電体２の静電容量COに
流れる電流IOに等しいコンデンサ26に流れる電流を差し
引いた機械系振動に比例する電流Imに応じた出力波形が
得られる。すなわち、機械系振動に比例する電流Imが検
出できる。第９図に、第６図に示されるＡ点,B点,C点の
波形を示す。これからわかるようにＡ点,B点には高調波
成分によるひずみ波形があらわれているが、Ｃ点には電
圧波形と位相比較可能な、機械系振動に比例する電流Im
の波形が得られる。
36は圧電体２に印加される電圧を検出する電圧検出回
路である。37は位相差検出回路で、機械系振動に比例す
る電流検出回路35と電圧検出回路36との出力波形の位相
を比較し、その位相差に応じた直流電圧を出力する。
路である。37は位相差検出回路で、機械系振動に比例す
る電流検出回路35と電圧検出回路36との出力波形の位相
を比較し、その位相差に応じた直流電圧を出力する。
43は誤差増幅器で、前記位相差検出回路37の出力電圧
と基準電圧源41の電圧とを比較し、その差電圧に応じた
電圧を出力する。
と基準電圧源41の電圧とを比較し、その差電圧に応じた
電圧を出力する。
44は可変発振器で、前記誤差増幅器43の出力電圧に応
じてその発振周波数が可変される。
じてその発振周波数が可変される。
なお、第６図において、抵抗28,29、コンデンサ27は
圧電体に印加される電圧のバランスをとる為に挿入され
たものである。以下詳細に説明していく。
圧電体に印加される電圧のバランスをとる為に挿入され
たものである。以下詳細に説明していく。
圧電体２に直列接続された抵抗24と等しい抵抗値を有
する抵抗28を圧電体１に直列接続し、コンデンサ26と抵
抗25とにそれぞれ等しいコンデンサ27と抵抗29とで構成
された直列回路をライン21aと20aとの間に接続し、機械
系振動に比例する電流検出回路を構成する圧電体２と抵
抗24と抵抗25とコンデンサ26とに対して、ライン20aで
対称形構成になるように圧電体１と、抵抗28と、抵抗29
と、コンデンサ27とを挿入している。前記対称形構成に
することにより、ライン21aと20aとの間に印加される電
圧レベルとライン20aと19aとの間に印加される電圧レベ
ルとが等しい（但し、位相は異なる）時、圧電体１と圧
電体２とに印加される電圧レベルもそれぞれ等しくな
る。従って、圧電体１と圧電体２とに印加される電圧レ
ベルが異なることにより生ずる不都合（例えばモータ効
率の低下など）は発生しなくなる。これにより安定なモ
ータ回転が得られる。
する抵抗28を圧電体１に直列接続し、コンデンサ26と抵
抗25とにそれぞれ等しいコンデンサ27と抵抗29とで構成
された直列回路をライン21aと20aとの間に接続し、機械
系振動に比例する電流検出回路を構成する圧電体２と抵
抗24と抵抗25とコンデンサ26とに対して、ライン20aで
対称形構成になるように圧電体１と、抵抗28と、抵抗29
と、コンデンサ27とを挿入している。前記対称形構成に
することにより、ライン21aと20aとの間に印加される電
圧レベルとライン20aと19aとの間に印加される電圧レベ
ルとが等しい（但し、位相は異なる）時、圧電体１と圧
電体２とに印加される電圧レベルもそれぞれ等しくな
る。従って、圧電体１と圧電体２とに印加される電圧レ
ベルが異なることにより生ずる不都合（例えばモータ効
率の低下など）は発生しなくなる。これにより安定なモ
ータ回転が得られる。
以上のように構成された超音波モータの駆動回路にお
いては、第７図に示したように、発振器44の出力信号の
周波数fdを、ステータ４の機械系共振周波数fro1より位
相差ΔＰにある駆動周波数fm1に設定しておくと、 fd＝fm1 −−（１） 超音波モータが駆動される環境が変化したり、自己発
熱の影響による温度変化や経時変化がおこりステータ４
の機械系共振周波数fro1およびそれより位相差ΔＰにあ
る駆動周波数fm1がそれぞれfro2,fm2に変化しても、発
振器による発振される出力信号すなわち超音波モータの
駆動回路22の出力信号の周波数fdは、 fd＝fm2 に制御される。すなわちステータ４の機械系共振周波数
froの変化に対して超音波モータの駆動回路22の出力信
号の周波数fdは常にfroとfmを追従していることにな
る。
いては、第７図に示したように、発振器44の出力信号の
周波数fdを、ステータ４の機械系共振周波数fro1より位
相差ΔＰにある駆動周波数fm1に設定しておくと、 fd＝fm1 −−（１） 超音波モータが駆動される環境が変化したり、自己発
熱の影響による温度変化や経時変化がおこりステータ４
の機械系共振周波数fro1およびそれより位相差ΔＰにあ
る駆動周波数fm1がそれぞれfro2,fm2に変化しても、発
振器による発振される出力信号すなわち超音波モータの
駆動回路22の出力信号の周波数fdは、 fd＝fm2 に制御される。すなわちステータ４の機械系共振周波数
froの変化に対して超音波モータの駆動回路22の出力信
号の周波数fdは常にfroとfmを追従していることにな
る。
発明が解決しようとする問題点 しかしこのような超音波モータの駆動回路において
は、駆動周波数fm1が共振点以上の場合、第10図に示す
ように超音波モータの回転数は駆動周波数fm1に反比例
するが、圧電体1,2の機械系振動に比例する電流と電圧
の位相差は駆動周波数fm1の低いときに反比例し、駆動
周波数fm1の高いときには変化が小さくなるため、駆動
周波数fm1の高い（回転数の低い）場合に前記位相差の
変動が回転数を大幅に変化させ、正確な制御をしにくく
しているという問題点があった。
は、駆動周波数fm1が共振点以上の場合、第10図に示す
ように超音波モータの回転数は駆動周波数fm1に反比例
するが、圧電体1,2の機械系振動に比例する電流と電圧
の位相差は駆動周波数fm1の低いときに反比例し、駆動
周波数fm1の高いときには変化が小さくなるため、駆動
周波数fm1の高い（回転数の低い）場合に前記位相差の
変動が回転数を大幅に変化させ、正確な制御をしにくく
しているという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するもので、駆動周波数
の高い（低回転時）場合にも、回転を正確に制御するこ
とができる超音波モータの駆動装置を提供するものであ
る。
の高い（低回転時）場合にも、回転を正確に制御するこ
とができる超音波モータの駆動装置を提供するものであ
る。
問題点を解決するための手段 このような従来の問題点を解決するために本発明は、
圧電体に流れる機械系振動に比例した電流を検出する電
流検出手段と、前記電流検出手段で検出した電流の電流
レベルを検出するとともに、基準電圧源と電流レベルを
比較する電流レベル検出手段と、前記電流レベル検出手
段からの信号により発振周波数を可変する可変発振器
と、前記可変発振器からの信号に基づいて前記圧電体に
流れる機械系振動に比例した電流を一定とする駆動用電
圧を供給する駆動回路とから構成されたものである。
圧電体に流れる機械系振動に比例した電流を検出する電
流検出手段と、前記電流検出手段で検出した電流の電流
レベルを検出するとともに、基準電圧源と電流レベルを
比較する電流レベル検出手段と、前記電流レベル検出手
段からの信号により発振周波数を可変する可変発振器
と、前記可変発振器からの信号に基づいて前記圧電体に
流れる機械系振動に比例した電流を一定とする駆動用電
圧を供給する駆動回路とから構成されたものである。
作用 上記構成により本発明は電流レベル検出手段で圧電体
に流れる機械系振動に比例した電流の電流レベルと基準
電圧源とを比較して可変発振器を介して駆動回路を制御
し、圧電体に流れる機械系振動に比例した電流を一定に
制御する。ここで、前記電流レベルは圧電体の機械系振
動に比例する電流振幅の積分値であり、該電流レベルは
第２図（ａ）に示すように超音波モータの駆動周波数に
対して反比例の関係にあり、駆動周波数の高い場合にも
超音波モータの回転数の特性に対応でき、高い駆動周波
数域においても正確に安定した制御を行うことができ
る。
に流れる機械系振動に比例した電流の電流レベルと基準
電圧源とを比較して可変発振器を介して駆動回路を制御
し、圧電体に流れる機械系振動に比例した電流を一定に
制御する。ここで、前記電流レベルは圧電体の機械系振
動に比例する電流振幅の積分値であり、該電流レベルは
第２図（ａ）に示すように超音波モータの駆動周波数に
対して反比例の関係にあり、駆動周波数の高い場合にも
超音波モータの回転数の特性に対応でき、高い駆動周波
数域においても正確に安定した制御を行うことができ
る。
実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図にもとづい
て説明する。
て説明する。
なお、従来と同じ部分については従来例（第４図〜第
９図）と同符号を付し、その説明を省略する。
９図）と同符号を付し、その説明を省略する。
第１図は本発明の第１の実施例における駆動装置の回
路図で、51は電流レベル検出回路であり、この電流レベ
ル検出回路51の入力側に電流検出回路35の出力が接続さ
れている。前記電流レベル検出回路51の出力は抵抗52を
介して演算増幅器54の一方の入力側に接続されており、
この演算増幅器54の一方の入力側は抵抗53を介して演算
増幅器54の出力側に接続されている。前記演算増幅器54
の他方の入力側には基準電圧源55が接続されており、抵
抗52,53と演算増幅器54とで誤差増幅器56を構成してい
る。また、駆動回路22内の駆動電圧を昇圧するためのト
ランス（図示せず）の１次側を演算増幅器54の一方の入
力側（抵抗52と接続された側）に抵抗57を介して接続し
ている。
路図で、51は電流レベル検出回路であり、この電流レベ
ル検出回路51の入力側に電流検出回路35の出力が接続さ
れている。前記電流レベル検出回路51の出力は抵抗52を
介して演算増幅器54の一方の入力側に接続されており、
この演算増幅器54の一方の入力側は抵抗53を介して演算
増幅器54の出力側に接続されている。前記演算増幅器54
の他方の入力側には基準電圧源55が接続されており、抵
抗52,53と演算増幅器54とで誤差増幅器56を構成してい
る。また、駆動回路22内の駆動電圧を昇圧するためのト
ランス（図示せず）の１次側を演算増幅器54の一方の入
力側（抵抗52と接続された側）に抵抗57を介して接続し
ている。
そして、圧電体２に流れている機械系振動に比例した
電流を電流検出回路35で検出し、この検出された電流
（振幅を有する信号）を電流レベル検出回路51に入力す
る。この電流レベル検出回路51では、入力された電流を
半波整流した後で積分し、この積分値を出力する。この
電流レベル検出回路51の出力信号は抵抗52で電圧信号に
変換された後、演算増幅器54で基準電圧を有する基準電
圧源55と比較され誤差増幅される。この演算増幅器54の
出力は可変発振器44に入力され、この信号に応じて可変
発振器44での発振周波数を可変し、駆動回路22を介して
超音波モータの回転数が一定となるように制御する。こ
のとき、基準電圧源55の基準電圧については、所望の回
転数に対して応じたものにする必要がある。
電流を電流検出回路35で検出し、この検出された電流
（振幅を有する信号）を電流レベル検出回路51に入力す
る。この電流レベル検出回路51では、入力された電流を
半波整流した後で積分し、この積分値を出力する。この
電流レベル検出回路51の出力信号は抵抗52で電圧信号に
変換された後、演算増幅器54で基準電圧を有する基準電
圧源55と比較され誤差増幅される。この演算増幅器54の
出力は可変発振器44に入力され、この信号に応じて可変
発振器44での発振周波数を可変し、駆動回路22を介して
超音波モータの回転数が一定となるように制御する。こ
のとき、基準電圧源55の基準電圧については、所望の回
転数に対して応じたものにする必要がある。
このように本実施例では、電流レベル検出回路51から
出力される第２図に示す圧電体２に流れる機械系振動に
比例する電流の振幅積分値と基準電圧源55とを比較する
ことにより、電流の振幅積分値は高い駆動周波数域にお
いても回転数の特性（第２図（ａ）に示す）に対応でき
るため、高駆動周波数域（低回転時）の回転数を正確に
制御することができる。
出力される第２図に示す圧電体２に流れる機械系振動に
比例する電流の振幅積分値と基準電圧源55とを比較する
ことにより、電流の振幅積分値は高い駆動周波数域にお
いても回転数の特性（第２図（ａ）に示す）に対応でき
るため、高駆動周波数域（低回転時）の回転数を正確に
制御することができる。
また、駆動回路22のトランスに入力される信号を抵抗
57を介して演算増幅器54に入力しており、駆動電圧をフ
ィードバック制御でき、第２図（ｂ）に示すように各駆
動電圧に対する回転数−トルク特性を変化させることが
できる。したがって、トランスへ入力する電圧を変化さ
せることで回転数−トルク特性を変えることができ、数
々の仕様に対応させることが容易にできる。なお、比較
例として従来の回転数−トルク特性を第２図（ｃ）に示
す。
57を介して演算増幅器54に入力しており、駆動電圧をフ
ィードバック制御でき、第２図（ｂ）に示すように各駆
動電圧に対する回転数−トルク特性を変化させることが
できる。したがって、トランスへ入力する電圧を変化さ
せることで回転数−トルク特性を変えることができ、数
々の仕様に対応させることが容易にできる。なお、比較
例として従来の回転数−トルク特性を第２図（ｃ）に示
す。
次に、第３図は本発明の他の実施例を示し、本実施例
は、圧電体２の近傍に設けた圧電センサ58と、該圧電セ
ンサ58からの信号を入力し、圧電体２に流れる機械系振
動に比例した電流信号を検出する検出器59とで電流検出
回路35aを構成している。なお、圧電センサ58の出力信
号と駆動周波数との関係を第２図（ａ）に示す。この圧
電センサ58の出力はステータ（図示せず）への取付け位
置によって検出する信号（圧電体２に流れる機械系振動
に比例した電流信号）の大きさが変わってくるが、圧電
センサ58を用いることによって、電流信号検出用のコン
デンサ26,27をはぶくことができ、駆動回路22の出力を
圧電体23へ第１の実施のものよりも多く印加することが
できる。
は、圧電体２の近傍に設けた圧電センサ58と、該圧電セ
ンサ58からの信号を入力し、圧電体２に流れる機械系振
動に比例した電流信号を検出する検出器59とで電流検出
回路35aを構成している。なお、圧電センサ58の出力信
号と駆動周波数との関係を第２図（ａ）に示す。この圧
電センサ58の出力はステータ（図示せず）への取付け位
置によって検出する信号（圧電体２に流れる機械系振動
に比例した電流信号）の大きさが変わってくるが、圧電
センサ58を用いることによって、電流信号検出用のコン
デンサ26,27をはぶくことができ、駆動回路22の出力を
圧電体23へ第１の実施のものよりも多く印加することが
できる。
発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、圧電体に流
れる機械系振動に比例した電流の電流レベルを検出し、
基準電圧源と該電流レベルを比較する電流レベル検出手
段からの信号によって可変発振器を介して駆動回路を制
御することにより、駆動周波数の高い場合にも超音波モ
ータの回転数の特性に対応でき、高い駆動周波数域にお
いても安定した回転数制御を正確に行うことができると
いう優れた超音波モータの駆動装置を得ることができ
る。
れる機械系振動に比例した電流の電流レベルを検出し、
基準電圧源と該電流レベルを比較する電流レベル検出手
段からの信号によって可変発振器を介して駆動回路を制
御することにより、駆動周波数の高い場合にも超音波モ
ータの回転数の特性に対応でき、高い駆動周波数域にお
いても安定した回転数制御を正確に行うことができると
いう優れた超音波モータの駆動装置を得ることができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例における超音波モータの
駆動装置のブロック図、第２図（ａ）は機械系振動に比
例する電流信号の振幅積分値、圧電センサによる電流信
号の振幅積分値と駆動周波数及び回転数と駆動周波数の
関係を示すグラフ、第２図（ｂ），（ｃ）はトランスへ
の各入力電圧に対するトルクと回転数の関係を示すグラ
フで、（ｂ）は本発明、（ｃ）は従来のものについてで
あり、第３図は本発明の他の実施例における超音波モー
タの駆動装置のブロック図、第４図は従来の超音波モー
タの分解斜視図、第５図は従来の超音波モータの駆動装
置のブロック図、第６図は超音波モータの駆動装置のブ
ロック図、第７図は超音波モータを構成する圧電体のア
ドミッタンス特性図、第８図は超音波モータを構成する
圧電体の等価回路図、第９図は機械系振動に比例する電
流検出回路A,B,C点での波形図、第10図は同超音波モー
タの機械系振動に比例する電流と電圧の位相差と駆動周
波数及び回転数と駆動周波数の関係を示すグラフであ
る。 1,2……圧電体、４……ステータ、14……ロータ、22…
…駆動回路、24,25……抵抗、26,27……コンデンサ、2
8,29,30,31,32,33……抵抗、34……演算増幅器、35,35a
……機械系振動に比例する電流検出回路、42……差動増
幅回路、44……可変発振器、51……電流レベル検出回
路、52,53……抵抗、54……演算増幅器、55……基準電
圧源、56……誤差増幅器、57……抵抗、58……圧電セン
サ、59……検出器。
駆動装置のブロック図、第２図（ａ）は機械系振動に比
例する電流信号の振幅積分値、圧電センサによる電流信
号の振幅積分値と駆動周波数及び回転数と駆動周波数の
関係を示すグラフ、第２図（ｂ），（ｃ）はトランスへ
の各入力電圧に対するトルクと回転数の関係を示すグラ
フで、（ｂ）は本発明、（ｃ）は従来のものについてで
あり、第３図は本発明の他の実施例における超音波モー
タの駆動装置のブロック図、第４図は従来の超音波モー
タの分解斜視図、第５図は従来の超音波モータの駆動装
置のブロック図、第６図は超音波モータの駆動装置のブ
ロック図、第７図は超音波モータを構成する圧電体のア
ドミッタンス特性図、第８図は超音波モータを構成する
圧電体の等価回路図、第９図は機械系振動に比例する電
流検出回路A,B,C点での波形図、第10図は同超音波モー
タの機械系振動に比例する電流と電圧の位相差と駆動周
波数及び回転数と駆動周波数の関係を示すグラフであ
る。 1,2……圧電体、４……ステータ、14……ロータ、22…
…駆動回路、24,25……抵抗、26,27……コンデンサ、2
8,29,30,31,32,33……抵抗、34……演算増幅器、35,35a
……機械系振動に比例する電流検出回路、42……差動増
幅回路、44……可変発振器、51……電流レベル検出回
路、52,53……抵抗、54……演算増幅器、55……基準電
圧源、56……誤差増幅器、57……抵抗、58……圧電セン
サ、59……検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原尾 則行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 松山 幸弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 田上 博三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 岸 亨 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−7669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−39870（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】超音波モータを構成する圧電体に流れる機
械系振動に比例した電流を検出する電流検出手段と、前
記電流検出手段で検出した電流のレベルを検出するとと
もに、基準電圧源と電流レベルを比較する電流レベル検
出手段と、前記電流レベル検出手段からの信号により発
振周波数を可変して前記圧電体に流れる機械系振動に比
例した電流を一定とする可変発振器と、前記可変発振器
からの信号に基づいて前記圧電体に駆動用電圧を供給す
る駆動回路とからなる超音波モータの駆動装置。 - 【請求項２】電流レベル検出手段が、電流検出手段と接
続された電流レベル検出回路と、基準電圧源と、前記電
流レベル検出回路と基準電圧源をそれぞれ入力端に接続
した誤差増幅器とから構成された特許請求の範囲第１項
記載の超音波モータの駆動装置。 - 【請求項３】駆動回路から圧電体に印加される駆動電圧
の大きさに応じて、一定にすべき前記圧電体に流れる機
械系振動に比例した電流の設定を変える手段を備えた特
許請求の範囲第２項記載の超音波モータの駆動装置。 - 【請求項４】電流レベル検出手段の誤差増幅器の入力端
と駆動回路とを接続する抵抗を備えた特許請求の範囲第
３項記載の超音波モータの駆動装置。 - 【請求項５】電流検出手段は、圧電体の機械系振動を入
力とする圧電センサからなる特許請求の範囲第１項〜第
４項のいずれかに記載の超音波モータの駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62262115A JP2532516B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 超音波モ―タの駆動装置 |
| US07/260,505 US4888514A (en) | 1987-10-16 | 1988-10-13 | Driving apparatus for ultrasonic motor |
| DE3835090A DE3835090A1 (de) | 1987-10-16 | 1988-10-14 | Antriebsvorrichtung fuer einen ultraschallmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62262115A JP2532516B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 超音波モ―タの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107671A JPH01107671A (ja) | 1989-04-25 |
| JP2532516B2 true JP2532516B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=17371252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62262115A Expired - Fee Related JP2532516B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 超音波モ―タの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532516B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139870A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-26 | Marcon Electronics Co Ltd | 圧電形直線モ−タ |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP62262115A patent/JP2532516B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01107671A (ja) | 1989-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |