JP2552426B2 - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents
超音波モータの駆動回路Info
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- JP2552426B2 JP2552426B2 JP5324085A JP32408593A JP2552426B2 JP 2552426 B2 JP2552426 B2 JP 2552426B2 JP 5324085 A JP5324085 A JP 5324085A JP 32408593 A JP32408593 A JP 32408593A JP 2552426 B2 JP2552426 B2 JP 2552426B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超音波モータの駆動
回路、詳しくは複数個の超音波モータを使用する場合の
駆動回路に関するものである。
回路、詳しくは複数個の超音波モータを使用する場合の
駆動回路に関するものである。
【０００２】
【０００３】
【従来の技術】周知の通り、電歪素子，圧電素子等を用
いて超音波振動を励起させることにより、回転運動ある
いは直線運動を得るように構成した超音波モータが近年
普及している。この超音波モータは従来の電磁型モータ
に比べて(1) 小型化、薄型化が容易。(2) 低速，高トル
ク駆動できる。(3) 構造が簡単である。といった利点を
有しているので、例えばカメラの自動焦点装置等の駆動
源として用いるには好適のものである。
いて超音波振動を励起させることにより、回転運動ある
いは直線運動を得るように構成した超音波モータが近年
普及している。この超音波モータは従来の電磁型モータ
に比べて(1) 小型化、薄型化が容易。(2) 低速，高トル
ク駆動できる。(3) 構造が簡単である。といった利点を
有しているので、例えばカメラの自動焦点装置等の駆動
源として用いるには好適のものである。
【０００４】図２，３および図４は、超音波モータの駆
動原理を示す図で、弾性体２に固着された複数個の圧電
素子１は、隣り合う圧電素子１の分極方向が互いに逆に
なるように配列されている。更に、複数個の圧電素子１
は２つの組みに分けられていて、それぞれの圧電素子群
１Ａ，１Ｂは、分極方向が逆の隣接する一対の圧電素子
１の長さをｌとすると、互いにｌ／４の間隔をおいて弾
性体２に固着されている。そして、それぞれの圧電素子
群１Ａ，１Ｂに、弾性体２および圧電素子１からなる振
動子３の材質，形状によって決まる共振周波数ωの交流
電圧Ｖを、位相をπ／２ずらして印加すると、弾性体２
の表面に弾性体進行波が励起される。この進行波の励起
されている弾性体２の表面の各質点は、進行波の進行方
向ｃとは逆向き方向ｄの楕円振動を行なう。従って、図
３に示すように、進行波の山の頂点付近に弾性体２と摩
擦接触する移動体４を置けば、この移動体４は楕円振動
の方向ｄに沿った矢印ｅで示す方向に移動する。符号５
は移動体４に設けたスライダである。なお、弾性体２は
図２に示すように円環状に配置構成する他、図４に示す
ように直線状に構成することも可能である。また、進行
波による楕円振動を発生する構造は、特開昭59-96881号
公報に示されているように、圧電素子を種々に配置する
ことによっても実現できる。さらに、特開昭60-187271
号公報に示されているように、定在波振動によっても楕
円振動の励起が可能である。
動原理を示す図で、弾性体２に固着された複数個の圧電
素子１は、隣り合う圧電素子１の分極方向が互いに逆に
なるように配列されている。更に、複数個の圧電素子１
は２つの組みに分けられていて、それぞれの圧電素子群
１Ａ，１Ｂは、分極方向が逆の隣接する一対の圧電素子
１の長さをｌとすると、互いにｌ／４の間隔をおいて弾
性体２に固着されている。そして、それぞれの圧電素子
群１Ａ，１Ｂに、弾性体２および圧電素子１からなる振
動子３の材質，形状によって決まる共振周波数ωの交流
電圧Ｖを、位相をπ／２ずらして印加すると、弾性体２
の表面に弾性体進行波が励起される。この進行波の励起
されている弾性体２の表面の各質点は、進行波の進行方
向ｃとは逆向き方向ｄの楕円振動を行なう。従って、図
３に示すように、進行波の山の頂点付近に弾性体２と摩
擦接触する移動体４を置けば、この移動体４は楕円振動
の方向ｄに沿った矢印ｅで示す方向に移動する。符号５
は移動体４に設けたスライダである。なお、弾性体２は
図２に示すように円環状に配置構成する他、図４に示す
ように直線状に構成することも可能である。また、進行
波による楕円振動を発生する構造は、特開昭59-96881号
公報に示されているように、圧電素子を種々に配置する
ことによっても実現できる。さらに、特開昭60-187271
号公報に示されているように、定在波振動によっても楕
円振動の励起が可能である。
【０００５】図５は、超音波モータを駆動するための駆
動回路の代表的な構成を示す。発振器６は、超音波モー
タ１２の共振周波数の交流電圧を発生する。この電圧
は、一方の電力増幅器８へ直接入力されると共に、９０
度位相器７によって位相をずらしてから他方の電力増幅
器９へ入力される。そして両電力増幅器８，９の各出力
はそれぞれ昇圧トランス１０，１１により昇圧されて超
音波モータ１２の圧電素子群１２Ａ，１２Ｂに印加され
る。上記昇圧トランス１０，１１が必要な理由は、電池
を電源１３として用いると、その電池電圧では超音波モ
ータを駆動させるために必要な１００Ｖ以上の交流電圧
を得ることができないからである。
動回路の代表的な構成を示す。発振器６は、超音波モー
タ１２の共振周波数の交流電圧を発生する。この電圧
は、一方の電力増幅器８へ直接入力されると共に、９０
度位相器７によって位相をずらしてから他方の電力増幅
器９へ入力される。そして両電力増幅器８，９の各出力
はそれぞれ昇圧トランス１０，１１により昇圧されて超
音波モータ１２の圧電素子群１２Ａ，１２Ｂに印加され
る。上記昇圧トランス１０，１１が必要な理由は、電池
を電源１３として用いると、その電池電圧では超音波モ
ータを駆動させるために必要な１００Ｖ以上の交流電圧
を得ることができないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】超音波モータは、前述
したように小型化，薄型化が容易で、かつ低速で高トル
クの駆動ができるという特徴を有している反面、その駆
動回路が従来の電磁型モータに比べて複雑になることが
使用上の問題になっている。特に複数個の超音波モータ
を使用する場合、その駆動回路の負担を如何に軽減する
かが課題となっている。本発明の目的は、前記課題を解
決した超音波モータの駆動回路を提供するにある。
したように小型化，薄型化が容易で、かつ低速で高トル
クの駆動ができるという特徴を有している反面、その駆
動回路が従来の電磁型モータに比べて複雑になることが
使用上の問題になっている。特に複数個の超音波モータ
を使用する場合、その駆動回路の負担を如何に軽減する
かが課題となっている。本発明の目的は、前記課題を解
決した超音波モータの駆動回路を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】本発明では、
超音波モータの駆動時において、該超音波モータに印加
する交流電圧の周波数が最適な周波数より外れることに
よって駆動が止まってしまうことに着目し、複数の超音
波モータを選択的に駆動する際に、印加する交流電圧の
周波数を変化させるだけで所望の超音波モータのみを駆
動させるように構成したもので、具体的には弾性体に固
着された圧電素子に交流電圧を印加することにより、弾
性体の表面に楕円振動を発生させ、該弾性体の表面に摩
擦接触させた移動体を駆動する超音波モータであって、
駆動に適した上記交流電圧の周波数が夫々異なる複数の
超音波モータを駆動する、超音波モータの駆動回路であ
って、上記複数の超音波モータの、個々に適した駆動周
波数の交流電圧を発生する発振器と、上記複数の超音波
モータの個々に接続され、上記交流電圧を増幅して複数
の超音波モータのそれぞれに印加する、単一の電圧増幅
手段と、駆動周波数のいずれかを選択し、上記電圧増幅
手段を介して上記複数の超音波モータに印加することに
より、上記複数の超音波モータの内から駆動する超音波
モータを選択する選択手段と、を具備したことを特徴と
する。
超音波モータの駆動時において、該超音波モータに印加
する交流電圧の周波数が最適な周波数より外れることに
よって駆動が止まってしまうことに着目し、複数の超音
波モータを選択的に駆動する際に、印加する交流電圧の
周波数を変化させるだけで所望の超音波モータのみを駆
動させるように構成したもので、具体的には弾性体に固
着された圧電素子に交流電圧を印加することにより、弾
性体の表面に楕円振動を発生させ、該弾性体の表面に摩
擦接触させた移動体を駆動する超音波モータであって、
駆動に適した上記交流電圧の周波数が夫々異なる複数の
超音波モータを駆動する、超音波モータの駆動回路であ
って、上記複数の超音波モータの、個々に適した駆動周
波数の交流電圧を発生する発振器と、上記複数の超音波
モータの個々に接続され、上記交流電圧を増幅して複数
の超音波モータのそれぞれに印加する、単一の電圧増幅
手段と、駆動周波数のいずれかを選択し、上記電圧増幅
手段を介して上記複数の超音波モータに印加することに
より、上記複数の超音波モータの内から駆動する超音波
モータを選択する選択手段と、を具備したことを特徴と
する。
【０００８】
【実施例】以下、図示の実施例によって本発明を説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す駆動回路の電気回
路である。この回路で駆動される超音波モータ２５Ａ，
２５Ｂは、材質形状の違いによりそれぞれの共振周波数
が異なっているものとする。なお、本実施例では説明の
都合上、超音波モータは２個で説明する。
る。図１は、本発明の一実施例を示す駆動回路の電気回
路である。この回路で駆動される超音波モータ２５Ａ，
２５Ｂは、材質形状の違いによりそれぞれの共振周波数
が異なっているものとする。なお、本実施例では説明の
都合上、超音波モータは２個で説明する。
【０００９】本実施例は、それぞれ発振周波数の異なる
発振器５０Ａ，５０Ｂの出力を、それぞれ切換回路６０
Ａ，６０Ｂで切り換えて、電力増幅器８，９に供給する
ようになっている。上記発振器５０Ａは、オペアンプ５
１ａ，コンデンサ５２ａ，５３ａおよび抵抗５４ａ〜５
７ａを図示のように接続してなり、超音波モータ２５Ａ
に必要な共振周波数の出力を切換回路６０Ａに印加し、
上記発振器５０Ｂも、オペアンプ５１ｂ，コンデンサ５
２ｂ，５３ｂおよび抵抗５４ｂ〜５７ｂを図示のように
接続してなるもので、超音波モータ２５Ｂに必要な共振
周波数の出力を切換回路６０Ｂに印加するように構成さ
れている。
発振器５０Ａ，５０Ｂの出力を、それぞれ切換回路６０
Ａ，６０Ｂで切り換えて、電力増幅器８，９に供給する
ようになっている。上記発振器５０Ａは、オペアンプ５
１ａ，コンデンサ５２ａ，５３ａおよび抵抗５４ａ〜５
７ａを図示のように接続してなり、超音波モータ２５Ａ
に必要な共振周波数の出力を切換回路６０Ａに印加し、
上記発振器５０Ｂも、オペアンプ５１ｂ，コンデンサ５
２ｂ，５３ｂおよび抵抗５４ｂ〜５７ｂを図示のように
接続してなるもので、超音波モータ２５Ｂに必要な共振
周波数の出力を切換回路６０Ｂに印加するように構成さ
れている。
【００１０】また、上記切換回路６０Ａおよび６０Ｂ
は、両者とも全く同様に構成されている。即ち、その一
方の切換回路６０Ａはプッシュプルに接続されたトラン
ジスタ６１ａ，６２ａおよび６３ａ，６４ａと抵抗６６
ａ〜６９ａとトランジスタ６５ａを図示のように接続し
て構成されていて、トランジスタ７０ａ，抵抗７１ａか
らなる入力回路の入力端子７２ａに印加される信号によ
りオン，オフ制御が行なわれるようになっており、同切
換回路６０Ａの出力端は電力増幅器８と９０度位相器７
とに接続されている。また、他方の切換回路６０Ｂも上
記一方の切換回路６０Ａと同様に、トランジスタ６１
ｂ，６２ｂおよび６３ｂ，６４ｂと抵抗６６ｂ〜６９ｂ
とトランジスタ６５ｂを図示のように接続して構成され
ており、トランジスタ７０ｂ，抵抗７１ｂからなる入力
回路の入力端子７２ｂに印加される信号によってオン，
オフ制御が行なわれるようになっており、同切換回路６
０Ｂの出力端も電力増幅器８と９０度位相器７とに接続
されている。なお、電力増幅器８，９と９０度位相器７
および昇圧トランス１０，１１、電源電池１３等は、従
来のものと同様に構成されている。
は、両者とも全く同様に構成されている。即ち、その一
方の切換回路６０Ａはプッシュプルに接続されたトラン
ジスタ６１ａ，６２ａおよび６３ａ，６４ａと抵抗６６
ａ〜６９ａとトランジスタ６５ａを図示のように接続し
て構成されていて、トランジスタ７０ａ，抵抗７１ａか
らなる入力回路の入力端子７２ａに印加される信号によ
りオン，オフ制御が行なわれるようになっており、同切
換回路６０Ａの出力端は電力増幅器８と９０度位相器７
とに接続されている。また、他方の切換回路６０Ｂも上
記一方の切換回路６０Ａと同様に、トランジスタ６１
ｂ，６２ｂおよび６３ｂ，６４ｂと抵抗６６ｂ〜６９ｂ
とトランジスタ６５ｂを図示のように接続して構成され
ており、トランジスタ７０ｂ，抵抗７１ｂからなる入力
回路の入力端子７２ｂに印加される信号によってオン，
オフ制御が行なわれるようになっており、同切換回路６
０Ｂの出力端も電力増幅器８と９０度位相器７とに接続
されている。なお、電力増幅器８，９と９０度位相器７
および昇圧トランス１０，１１、電源電池１３等は、従
来のものと同様に構成されている。
【００１１】このように構成されている図１の実施例に
おいては、一方の超音波モータ２５Ａを駆動させる場合
には、入力端子７２ａをＨレベルにする。すると、発振
器５０Ａの出力はオン状態になった、プッシュプルに組
まれたトランジスタ６１ａ，６２ａを通じて電力増幅器
８，９に入力される。従って、モータ２５Ａに必要な交
流電圧だけが印加され、モータ２５Ａは効率良く駆動さ
れる。また、同モータ２５Ａを停止させるときは入力端
子７２ａをＬレベルにすれば良い。すると、トランジス
タ７０ａがオンして、同トランジスタ７０ａのコレクタ
電流によりトランジスタ６３ａ，６４ａおよび６５ａが
オンする。これによってプッシュプルに接続されたトラ
ンジスタ６１ａ，６２ａのベース電位がグラウンドＧＮ
Ｄとなり、同トランジスタ６１ａ，６２ａはオフする。
このため、発振器５０Ａの出力は電力増幅器８，９に入
力されず、従って、モータ２５Ａは急速に停止する。ま
た、他方の超音波モータ２５Ｂの駆動も入力端子７２ｂ
に印加されるＨレベルおよびＬレベルの信号により同様
に制御される。
おいては、一方の超音波モータ２５Ａを駆動させる場合
には、入力端子７２ａをＨレベルにする。すると、発振
器５０Ａの出力はオン状態になった、プッシュプルに組
まれたトランジスタ６１ａ，６２ａを通じて電力増幅器
８，９に入力される。従って、モータ２５Ａに必要な交
流電圧だけが印加され、モータ２５Ａは効率良く駆動さ
れる。また、同モータ２５Ａを停止させるときは入力端
子７２ａをＬレベルにすれば良い。すると、トランジス
タ７０ａがオンして、同トランジスタ７０ａのコレクタ
電流によりトランジスタ６３ａ，６４ａおよび６５ａが
オンする。これによってプッシュプルに接続されたトラ
ンジスタ６１ａ，６２ａのベース電位がグラウンドＧＮ
Ｄとなり、同トランジスタ６１ａ，６２ａはオフする。
このため、発振器５０Ａの出力は電力増幅器８，９に入
力されず、従って、モータ２５Ａは急速に停止する。ま
た、他方の超音波モータ２５Ｂの駆動も入力端子７２ｂ
に印加されるＨレベルおよびＬレベルの信号により同様
に制御される。
【００１２】なお、本実施例では切換回路６０Ａ，６０
Ｂをバイポーラトランジスタによるスイッチング回路で
形成したが、これはＳＣＲ，パワーＭＯＳ，ソリッドス
テートリレーまたは制御時間が許すなら通常の電磁リレ
ー等を用いて構成してもよいこと勿論である。
Ｂをバイポーラトランジスタによるスイッチング回路で
形成したが、これはＳＣＲ，パワーＭＯＳ，ソリッドス
テートリレーまたは制御時間が許すなら通常の電磁リレ
ー等を用いて構成してもよいこと勿論である。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明のように駆動回
路を構成することにより、複数の超音波モータのそれぞ
れに交流電圧を印加する部分において、該入力を選択す
るスイッチング手段等かの不要となり、駆動回路自体の
規模を小さくすることができる超音波モータの駆動回路
を得ることができる。
路を構成することにより、複数の超音波モータのそれぞ
れに交流電圧を印加する部分において、該入力を選択す
るスイッチング手段等かの不要となり、駆動回路自体の
規模を小さくすることができる超音波モータの駆動回路
を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す超音波モータの駆動回
路の電気回路図。
路の電気回路図。
【図２】超音波モータの駆動原理を説明するための線
図。
図。
【図３】超音波モータの弾性体に発生する楕円振動を示
す要部拡大図。
す要部拡大図。
【図４】超音波モータにおける弾性体の他の例を示す要
部平面図。
部平面図。
【図５】超音波モータの駆動回路の基本構成を示す電気
回路図。
回路図。
１………………圧電素子 ２………………弾性体 ４………………移動体 25A,25B ………超音波モータ 50A,50B ………発振器 60A,60b ………切換回路（選択手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊福 敏之 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 松崎 稔 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−96881（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−69166（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 弾性体に固着された圧電素子に交流電
圧を印加することにより、弾性体の表面に楕円振動を発
生させ、該弾性体の表面に摩擦接触させた移動体を駆動
する超音波モータであって、駆動に適した上記交流電圧
の周波数が夫々異なる複数の超音波モータを駆動する、
超音波モータの駆動回路であって、 上記複数の超音波モータの、個々に適した駆動周波数の
交流電圧を発生する発振器と、上記複数の超音波モータの個々に接続され、上記交流電
圧を増幅して複数の超音波モータのそれぞれに印加す
る、単一の電圧増幅手段と 、 駆動周波数のいずれかを選択し、上記電圧増幅手段を介
して上記複数の超音波モータに印加することにより、上
記複数の超音波モータの内から駆動する超音波モータを
選択する選択手段と、 を具備したことを特徴とする超音波モータの駆動回
路。」
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5324085A JP2552426B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 超音波モータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5324085A JP2552426B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 超音波モータの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077974A JPH077974A (ja) | 1995-01-10 |
| JP2552426B2 true JP2552426B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=18161989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5324085A Expired - Lifetime JP2552426B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 超音波モータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552426B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5262360B2 (ja) * | 2008-07-03 | 2013-08-14 | 株式会社豊田自動織機 | 超音波モータの駆動方法及び駆動装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4192983A (en) * | 1978-05-02 | 1980-03-11 | Cabot Corporation | Methods of hard facing |
| JPS5696881A (en) * | 1979-12-29 | 1981-08-05 | Fujitsu Ltd | Light emitting diode |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5324085A patent/JP2552426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077974A (ja) | 1995-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960625 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070822 Year of fee payment: 11 |