JP2600760B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JP2600760B2 JP2600760B2 JP63039966A JP3996688A JP2600760B2 JP 2600760 B2 JP2600760 B2 JP 2600760B2 JP 63039966 A JP63039966 A JP 63039966A JP 3996688 A JP3996688 A JP 3996688A JP 2600760 B2 JP2600760 B2 JP 2600760B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- 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
- H02N2/16—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
- H02N2/163—Motors with ring 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 本発明は超音波振動を利用した超音波モータに関する
ものである。
ものである。
従来の技術 上述した超音波モータは小型、且つ低速、高トルクの
性質を持つモータとして多くの利用分野への応用が期待
されている。このような超音波モータは機械共振を用い
ており、安定に駆動するためには駆動周波数を常に最適
に保つ必要がある。しかしモータの発熱による温度上昇
や、負荷の変動に伴って最適周波数は変化する。
性質を持つモータとして多くの利用分野への応用が期待
されている。このような超音波モータは機械共振を用い
ており、安定に駆動するためには駆動周波数を常に最適
に保つ必要がある。しかしモータの発熱による温度上昇
や、負荷の変動に伴って最適周波数は変化する。
最適周波数でモータを駆動するためには電流、電圧の
位相差を検出し共振点を追尾する方法、あるいは特開昭
59−204477号公報に示されているように機械振動を駆動
用圧電体のうちの駆動電圧が印加されていないものを使
用して直接検出する方法などが取られてきた。
位相差を検出し共振点を追尾する方法、あるいは特開昭
59−204477号公報に示されているように機械振動を駆動
用圧電体のうちの駆動電圧が印加されていないものを使
用して直接検出する方法などが取られてきた。
発明が解決しようとする課題 しかし、前記電流、電圧の位相差を検出する方法は測
定がしにくく、特にモータの特性として高トルクの出力
で用いた場合には、位相差の検出誤差が大きくなり検出
しにくい欠点がある。
定がしにくく、特にモータの特性として高トルクの出力
で用いた場合には、位相差の検出誤差が大きくなり検出
しにくい欠点がある。
一方、後記の機械振動の振巾を駆動用圧電体からなる
検出素子によって検出する駆動周波数の追尾方法は、モ
ータの使用状態により駆動電圧の誘導を受け（一般には
数十ボルト以上の高電圧）やすく、正しい信号を検出す
ることは難しいという欠点があった。
検出素子によって検出する駆動周波数の追尾方法は、モ
ータの使用状態により駆動電圧の誘導を受け（一般には
数十ボルト以上の高電圧）やすく、正しい信号を検出す
ることは難しいという欠点があった。
本発明はこのような課題を解決するもので、駆動状態
を正確に検出することができる超音波モータを提供する
ものである。
を正確に検出することができる超音波モータを提供する
ものである。
課題を解決するための手段 このような従来の課題を解決するために、本発明は検
出用の圧電体を超音波モータの駆動用ステータの圧電体
上、且つ駆動用電極を配置していない場所に、駆動用の
圧電体に対して誘電率と圧電定数のうち少なくとも一方
の異なる振動振巾並びに振動の位相を検出する検出用の
圧電体を設けたものである。具体的には駆動用の圧電体
より圧電定数、及び誘電率の小さな検出用圧電体を設け
るものである。
出用の圧電体を超音波モータの駆動用ステータの圧電体
上、且つ駆動用電極を配置していない場所に、駆動用の
圧電体に対して誘電率と圧電定数のうち少なくとも一方
の異なる振動振巾並びに振動の位相を検出する検出用の
圧電体を設けたものである。具体的には駆動用の圧電体
より圧電定数、及び誘電率の小さな検出用圧電体を設け
るものである。
作用 本発明は駆動用の圧電体以外に、検出用の圧電体を用
いて、振動検出を行い超音波モータの駆動周波数を最適
に保つものである。
いて、振動検出を行い超音波モータの駆動周波数を最適
に保つものである。
本発明により駆動電圧信号に対して誘導をうけない検
出信号を得ることが可能となった。さらに駆動用の圧電
体と異なる圧電体を検出用として用いる事によりS/N比
のよい信号を得ることができる。
出信号を得ることが可能となった。さらに駆動用の圧電
体と異なる圧電体を検出用として用いる事によりS/N比
のよい信号を得ることができる。
さらに、超音波モータの駆動電圧が高いため振動も大
きく、検出素子に現れる電圧が高すぎるので、検出素子
の内部インピーダンスを下げるために圧電体として圧電
定数、及び誘電率を下げた材料を用いることにより、適
正な検出信号を得ることができる。
きく、検出素子に現れる電圧が高すぎるので、検出素子
の内部インピーダンスを下げるために圧電体として圧電
定数、及び誘電率を下げた材料を用いることにより、適
正な検出信号を得ることができる。
実施例 以下、本発明の一実施例の超音波モータを図面にもと
づいて説明する。
づいて説明する。
第１図はリング状の超音波モータを示し、図において
１は弾性体のステータ振動基体である。このステータは
振動基体１の一端にはモータの駆動用圧電体２を配設し
ており、他端にはロータ３を当接させている。このステ
ータ振動基体１と当接するロータ３の部分にはライニン
グ材（図示せず）を設けている。第２図は駆動用圧電体
を示すもので、この駆動用圧電体２には進行波を発生す
るようにサイン波発生用の電極部21とコサイン波発生用
の電極部22を配設しており、さらに、これらの電極部2
1,22の設けていない部分に振動検出部４を設けている。
これらの電極部21,22、振動検出部４はステータ振動基
体１と当接していない面に設けている。前記振動検出部
４は振動検出用圧電体4aと電極4bとから形成されてい
る。そして、前記振動検出部４の下の駆動用圧電体２は
ポーリングの処理を行ってなくアース電位（グランド）
に取ってある。（特にその必要性は無いけれども第１図
の実施例では誘導ノイズがより少なくなる。グランドに
取るか取らないかは回路の都合で決まる。一般にグラン
ド点の上にセンサー電極を設けるほうがより自由度が大
きい） 第３図は超音波モータの駆動回路のブロック図で、振
動検出用圧電体4aから検出した信号を位相検出回路５に
入力して位相検出し、この出力を周波数自動追尾回路６
に入力して周波数を追尾する。この周波数自動追尾回路
６の出力にもとづいて可変周波数発振回路７で駆動用信
号を発振させ、信号処理回路８で片方の信号の位相を90
゜位相させる。これらの信号にもとづいて出力回路９で
駆動用圧電体２に電圧を印加して超音波モータを駆動す
るようにしている。
１は弾性体のステータ振動基体である。このステータは
振動基体１の一端にはモータの駆動用圧電体２を配設し
ており、他端にはロータ３を当接させている。このステ
ータ振動基体１と当接するロータ３の部分にはライニン
グ材（図示せず）を設けている。第２図は駆動用圧電体
を示すもので、この駆動用圧電体２には進行波を発生す
るようにサイン波発生用の電極部21とコサイン波発生用
の電極部22を配設しており、さらに、これらの電極部2
1,22の設けていない部分に振動検出部４を設けている。
これらの電極部21,22、振動検出部４はステータ振動基
体１と当接していない面に設けている。前記振動検出部
４は振動検出用圧電体4aと電極4bとから形成されてい
る。そして、前記振動検出部４の下の駆動用圧電体２は
ポーリングの処理を行ってなくアース電位（グランド）
に取ってある。（特にその必要性は無いけれども第１図
の実施例では誘導ノイズがより少なくなる。グランドに
取るか取らないかは回路の都合で決まる。一般にグラン
ド点の上にセンサー電極を設けるほうがより自由度が大
きい） 第３図は超音波モータの駆動回路のブロック図で、振
動検出用圧電体4aから検出した信号を位相検出回路５に
入力して位相検出し、この出力を周波数自動追尾回路６
に入力して周波数を追尾する。この周波数自動追尾回路
６の出力にもとづいて可変周波数発振回路７で駆動用信
号を発振させ、信号処理回路８で片方の信号の位相を90
゜位相させる。これらの信号にもとづいて出力回路９で
駆動用圧電体２に電圧を印加して超音波モータを駆動す
るようにしている。
本実施例においては、駆動用圧電体として表１に示す
PCM−88を用い、検出用圧電体としてPCM−５を用いた。
PCM−88を用い、検出用圧電体としてPCM−５を用いた。
表において、比誘電率は、応力のない状態で圧電体の
電極間に電界Ｅを加え、その時に生じる電束密度をＤと
したときD/E＝εＴで定義される誘電率εＴを、真空中
の誘電率ε０で割ったもの、結合定数は与えらえた電気
又は機械エネルギーに対し変換された機械又は電気エネ
ルギーの比の平方根の値を示す。
電極間に電界Ｅを加え、その時に生じる電束密度をＤと
したときD/E＝εＴで定義される誘電率εＴを、真空中
の誘電率ε０で割ったもの、結合定数は与えらえた電気
又は機械エネルギーに対し変換された機械又は電気エネ
ルギーの比の平方根の値を示す。
このように検出用圧電体4aを駆動用圧電体２上に設け
ているため、振動を確実に検出できるとともに、駆動電
圧信号に対して誘導をうけない検出信号を得ることがで
きる。そして、検出用圧電体4aとして圧電定数が駆動用
圧電体２と異なるものを用いているため、S/N比のよい
信号を得ることができる。
ているため、振動を確実に検出できるとともに、駆動電
圧信号に対して誘導をうけない検出信号を得ることがで
きる。そして、検出用圧電体4aとして圧電定数が駆動用
圧電体２と異なるものを用いているため、S/N比のよい
信号を得ることができる。
なお、検出用圧電体としてLi Nb O3の単結晶を用いた
圧電体（比誘電率30）のものを用いると、結合係数を低
下させることなく検出用圧電体の内部インピーダンスを
低下させることができ、適正なレベルの検出信号を得る
ことができる。
圧電体（比誘電率30）のものを用いると、結合係数を低
下させることなく検出用圧電体の内部インピーダンスを
低下させることができ、適正なレベルの検出信号を得る
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、振動検出用
の圧電体を駆動用の圧電体の上に設けることによって、
完全に駆動と検出と２つの分離することが可能となり信
号処理が容易となる。さらに駆動用の電極以外の場所に
設置できるために位相を設定する事ができ、そのぶんも
コントロール回路への負担が軽くなった。さらに、検出
用圧電体として駆動用圧電体と特性が異なるものを用い
るため、検出用信号を正確に得ることができ、その上、
誘電率、圧電係数の小さなものを検出用圧電体に用いる
ことにより、適正なレベルの検出信号を得ることができ
る。そのため、駆動制御をさらに正確に行うことができ
る。
の圧電体を駆動用の圧電体の上に設けることによって、
完全に駆動と検出と２つの分離することが可能となり信
号処理が容易となる。さらに駆動用の電極以外の場所に
設置できるために位相を設定する事ができ、そのぶんも
コントロール回路への負担が軽くなった。さらに、検出
用圧電体として駆動用圧電体と特性が異なるものを用い
るため、検出用信号を正確に得ることができ、その上、
誘電率、圧電係数の小さなものを検出用圧電体に用いる
ことにより、適正なレベルの検出信号を得ることができ
る。そのため、駆動制御をさらに正確に行うことができ
る。
第１図は超音波モータのステータ構成図、第２図は本発
明の要部圧電体を示す図、第３図は同超音波モータの駆
動回路のブロック図である。 １……ステータ振動基体、２……駆動用圧電体、３……
ロータ、４……振動検出部、4a……検出用圧電体、4b…
…電極、21……サイン波発生電極部、22……コサイン波
発生電極部。
明の要部圧電体を示す図、第３図は同超音波モータの駆
動回路のブロック図である。 １……ステータ振動基体、２……駆動用圧電体、３……
ロータ、４……振動検出部、4a……検出用圧電体、4b…
…電極、21……サイン波発生電極部、22……コサイン波
発生電極部。
Claims (2)
- 【請求項１】進行波を用いて駆動する超音波モータに於
いて、駆動源となるステータ表面に接着した圧電体上で
且つ駆動用電極を配置していない場所に、前記駆動用の
圧電体に対して誘電率と圧電定数のうち少なくとも一方
の異なる振動振巾並びに振動の位相を検出する検出用の
圧電体を設けた超音波モータ。 - 【請求項２】振動検出用の圧電体として駆動用の圧電体
より圧電定数、及び誘電率が小さいものを用いた特許請
求の範囲第一項に記載した超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039966A JP2600760B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039966A JP2600760B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214273A JPH01214273A (ja) | 1989-08-28 |
| JP2600760B2 true JP2600760B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=12567696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039966A Expired - Fee Related JP2600760B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600760B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2775396B1 (fr) * | 1998-02-24 | 2000-05-05 | Thomson Csf | Moteur piezoelectrique |
| EP2724387B1 (en) * | 2011-06-27 | 2017-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, oscillatory wave motor, and optical apparatus |
| JP6315883B2 (ja) | 2012-12-26 | 2018-04-25 | キヤノン株式会社 | 圧電素子、振動波モーター用ステーター |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP63039966A patent/JP2600760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01214273A (ja) | 1989-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |