JP2650952B2 - Drive circuit for vibration type motor - Google Patents

Drive circuit for vibration type motor

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JP2650952B2 JP63064558A JP6455888A JP2650952B2 JP 2650952 B2 JP2650952 B2 JP 2650952B2 JP 63064558 A JP63064558 A JP 63064558A JP 6455888 A JP6455888 A JP 6455888A JP 2650952 B2 JP2650952 B2 JP 2650952B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14Drive circuits; Control arrangements or methods
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    • H02N2/163Motors with ring stator

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、進行性振動波により、移動体を摩擦駆動す
る振動型モータの駆動回路に関するもので、とくに、超
低速の駆動を可能とする駆動回路に関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a driving circuit for a vibration-type motor that frictionally drives a moving body by means of a progressive vibration wave, and in particular, enables ultra-low-speed driving. It relates to a drive circuit.

[従来の技術] 最近、実用化されつつある振動型モータは、たとえ
ば、特開昭60−13481号公報に開示されており、低速駆
動方法としては、特開昭60−170473号公報などに開示さ
れている。
[Prior Art] A vibration type motor that has recently been put into practical use is disclosed in, for example, JP-A-60-13481, and a low-speed driving method is disclosed in JP-A-60-170473. Have been.

第5図は振動型モータの概略図で、同図において、1
a,1bは周知の電気−機械エネルギー変換素子としての圧
電素子で、たとえば、PZT(チタン酸ジルコン鉛)から
なっている。2は振動体で、弾性物質からなり、圧電素
子1a,1bを接着している。3は移動体で、振動体2に対
し、押圧接触されていて、ロータを形成する。
FIG. 5 is a schematic diagram of a vibration type motor.
Reference numerals a and 1b denote piezoelectric elements as well-known electro-mechanical energy conversion elements, which are made of, for example, PZT (zircon lead titanate). Reference numeral 2 denotes a vibrating body made of an elastic material, and adheres the piezoelectric elements 1a and 1b. Reference numeral 3 denotes a moving body, which is pressed against the vibrating body 2 to form a rotor.

前記圧電素子1a,1bのうちの一群の圧電素子1aに対
し、もう一群の圧電素子1bは、振動波の波長λの1/4波
長分だけずれたピッチで配置される。
The other group of piezoelectric elements 1b is arranged at a pitch shifted from the group of piezoelectric elements 1a of the piezoelectric elements 1a and 1b by a quarter wavelength of the wavelength λ of the vibration wave.

また圧電素子1aは、1/2波長ピッチで、相隣り合うも
のの分極極性が逆になるように配置されたものからな
り、圧電素子1bについても、同様に1/2波長ピッチで、
相隣り合うものは、逆極性のものからなる。
Further, the piezoelectric element 1a is arranged at a half wavelength pitch so that the polarities of adjacent ones are reversed, and the piezoelectric element 1b is similarly formed at a half wavelength pitch.
Adjacent ones are of opposite polarity.

そして、圧電素子1a,1bの表裏には、図示を省略した
が、それぞれ電極膜が設けられて、圧電素子1a,1bにそ
れぞれ交流電圧が印加できるようになっている。
Although not shown, an electrode film is provided on each of the front and back sides of the piezoelectric elements 1a and 1b so that an AC voltage can be applied to each of the piezoelectric elements 1a and 1b.

第6図は従来の駆動回路で、バーストによってロータ
を低速駆動する駆動回路のブロック図で、発振器4から
振動型モータ10を駆動する駆動周波数信号が出力され
る。5と6は移相器で、移相器5は圧電素子1aに対して
90゜(あるいは270゜)移相された信号を圧電素子1bに
入力するための移相器で、移相器6は移相器5の出力を
180゜移送するための移相器である。SWはロータ3の回
転方向を切替えるスイッチである。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional driving circuit for driving the rotor at a low speed by means of a burst. A driving frequency signal for driving the vibration type motor 10 is output from the oscillator 4. 5 and 6 are phase shifters, and the phase shifter 5 is provided for the piezoelectric element 1a.
A phase shifter for inputting a 90 ° (or 270 °) phase-shifted signal to the piezoelectric element 1b. The phase shifter 6 outputs the output of the phase shifter 5
It is a phase shifter for transferring 180 °. SW is a switch for switching the rotation direction of the rotor 3.

第5図および第6図に示した従来の技術において、発
振器4から出力された信号は、変調器8→増幅器9を介
して圧電素子1aに印加され、また90゜移相器5で90゜移
相された発振器4からの信号は、スイッチSWを介して変
調器8Aに与えられる。該変調器8Aの一方の入力端には同
期パルス発生器7から図示のような断続信号が印加され
ているので、90゜移相器5を介した発振器4からの信号
は増幅器9Aを介して圧電素子1bに断続的に印加される。
In the prior art shown in FIGS. 5 and 6, the signal output from the oscillator 4 is applied to the piezoelectric element 1a via the modulator 8 → the amplifier 9 and the 90 ° phase shifter 5 outputs 90 °. The phase-shifted signal from the oscillator 4 is supplied to the modulator 8A via the switch SW. Since the intermittent signal as shown in the figure is applied from the synchronous pulse generator 7 to one input terminal of the modulator 8A, the signal from the oscillator 4 through the 90 ° phase shifter 5 is transmitted through the amplifier 9A. It is applied intermittently to the piezoelectric element 1b.

したがって、振動型モータ10(ただし、第6図は振動
体2に固着された圧電素子1a,1bのみを示し、他の移動
体等は図示を省略している。)の振動体は進行性振動波
を発生する状態と静止状態とを同期パルス発生器7の出
力に同期して繰返えす。
Accordingly, the vibrating body of the vibration type motor 10 (however, FIG. 6 shows only the piezoelectric elements 1a and 1b fixed to the vibrating body 2 and other moving bodies and the like are not shown) is a progressive vibration. The state of generating a wave and the stationary state are repeated in synchronization with the output of the synchronous pulse generator 7.

このため、この形式の振動型モータ10では、圧電素子
1a,1bの立上り特性により、また静止状態が断続的に発
生し、この静止状態から駆動状態に移行する際に静止摩
擦に打勝つ大きな駆動力を必要とするので、超低速で駆
動することは不可能であった。
For this reason, in the vibration type motor 10 of this type, the piezoelectric element
Due to the rising characteristics of 1a and 1b, the stationary state occurs intermittently, and when shifting from this stationary state to the driving state, a large driving force that overcomes the static friction is required, so driving at ultra low speed is not possible It was impossible.

そこで、静止状態を廃止し、進行性振動波による駆動
状態と、定在波による駆動状態、すなわり、圧電素子1
a,1b間の位相を同相として駆動した状態を繰返えす第7
図のごとき駆動方法が本出願人によって、さきに提案さ
れた。
Therefore, the stationary state was abolished, and the driving state by the progressive vibration wave and the driving state by the standing wave, that is, the piezoelectric element 1
The state in which the phase between a and 1b is driven in phase is repeated.
The driving method as shown in the figure was proposed earlier by the present applicant.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前述の駆動方法も、移動体3への駆動
力は第7図にみられるように、オン・オフが繰返えされ
るような駆動力、換言すれば、断続的な駆動力が印加さ
れるために、移動体2は円滑に移動することができな
く、また超低速の駆動も不可能であるなどの問題点があ
った。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described driving method, as shown in FIG. 7, the driving force to the moving body 3 is such that it is repeatedly turned on and off, in other words, However, since the intermittent driving force is applied, the moving body 2 cannot move smoothly, and driving at an extremely low speed is impossible.

本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、移動体が円滑に移動し、
かつ、超低速の駆動が可能である振動型モータの駆動回
路を提供することを目的とするものである。
The present invention is intended to solve such a problem. That is, in the present invention, the moving body moves smoothly,
It is another object of the present invention to provide a driving circuit for a vibration type motor capable of driving at an extremely low speed.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明による振動型モータ
の駆動回路は、周波信号を第1及び第2の駆動用電気−
機械エネルギー変換素子群に印加することで、振動体を
励振させ駆動力を得る振動型モータの駆動回路におい
て、前記第1の駆動用電気−機械エネルギー変換素子群
に印加される前記周波信号に対して位相を第1と第2の
値の間で増減させることを繰り返す可変移相回路を設
け、該可変移相回路により移相された周波信号を前記第
2の駆動用電気−機械エネルギー変換素子群に印加する
ことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, a drive circuit for a vibration type motor according to the present invention converts a frequency signal into first and second drive electric signals.
In a drive circuit of a vibration type motor that obtains a driving force by exciting a vibrating body by applying to a mechanical energy conversion element group, the frequency signal applied to the first driving electro-mechanical energy conversion element group A variable phase shift circuit that repeats increasing and decreasing the phase between a first value and a second value by using the frequency signal shifted by the variable phase shift circuit. It is characterized in that it is applied to a group.

[作 用] 本発明によれば、振動型モータに出力する第1の出力
回路と、周波信号に対して位相をシフトさせる可変移相
回路によって移相された周波信号を該振動型モータに出
力する第2の出力回路とを有するので、前記可変移相回
路によって移相される位相を第1と第2の値の間で増減
させることを繰り返すことにより、振動型モータを静止
摩擦力の影響なく、超低速まで駆動することが可能であ
る。
[Operation] According to the present invention, a first output circuit for outputting to a vibration type motor and a frequency signal shifted by a variable phase shift circuit for shifting a phase with respect to the frequency signal are output to the vibration type motor. And a second output circuit that changes the phase shifted by the variable phase shift circuit between a first value and a second value. And it can be driven to a very low speed.

[実施例] 第1図は本発明を適用した振動型モータの駆動回路の
一実施例を示したブロック図である。第1図において、
11は高周波の電気信号を発生する発振器、12は同期パル
ス発生器、13は後述する可変移相器、14は180゜移相
器、15と16は増幅器である。なお、振動型モータの機械
的構成は第5図に示した従来のものと同様であるので、
前述の圧電素子1aへは、増幅器15を介した第1の出力信
号が印加され、圧電素子1bへは、増幅器16を介した第2
の出力信号が印加される。
Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a driving circuit for a vibration type motor to which the present invention is applied. In FIG.
11 is an oscillator for generating a high-frequency electric signal, 12 is a synchronous pulse generator, 13 is a variable phase shifter described later, 14 is a 180 ° phase shifter, and 15 and 16 are amplifiers. The mechanical configuration of the vibration type motor is the same as that of the conventional type shown in FIG.
The first output signal via the amplifier 15 is applied to the above-described piezoelectric element 1a, and the second output signal via the amplifier 16 is applied to the piezoelectric element 1b.
Is applied.

第2図は第1図の可変移相器13の具体的回路の一例を
示している。第2図において、17はその入力端INに発振
器11の出力信号が入力される公知のBBD(Bucket Brigad
e Device)である。18はVOC(Voltage Controled Oscil
lator)、つまり、入力される直流電圧に応じた周波数
の交流信号を発生する電圧制御発振器で、該発振器18の
出力信号は前記BBD17のクロックパルス入力端に供給さ
れる。19はLPF(交流入力信号を直流出力信号に変換す
るローパスフィルタ)で同期パルス発生器12からの出力
信号を入力端に供給される。
FIG. 2 shows an example of a specific circuit of the variable phase shifter 13 of FIG. In FIG. 2, reference numeral 17 denotes a well-known BBD (Bucket Brigad) in which an output signal of the oscillator 11 is input to an input terminal IN thereof.
e Device). 18 is VOC (Voltage Controlled Oscil
lator), that is, a voltage-controlled oscillator that generates an AC signal having a frequency corresponding to the input DC voltage. The output signal of the oscillator 18 is supplied to a clock pulse input terminal of the BBD 17. Reference numeral 19 denotes an LPF (low-pass filter for converting an AC input signal into a DC output signal) to which an output signal from the synchronous pulse generator 12 is supplied to an input terminal.

第3図は第2図における可変移相器13の作動の説明図
で、圧電素子1a,1b間の位相差と時間の関係を示してい
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the variable phase shifter 13 in FIG. 2, and shows the relationship between the phase difference between the piezoelectric elements 1a and 1b and time.

すなわち、第1図に示す振動型モータの駆動回路にお
いては、発振器11は振動型モータの共振周波数とほぼ同
一の周波数の正弦波の信号を発生し、この信号は増幅器
15で増幅されたのちに、第1の出力信号としてA相を形
成する圧電素子1aに印加される。
That is, in the driving circuit of the vibration type motor shown in FIG. 1, the oscillator 11 generates a sine wave signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the vibration type motor,
After being amplified at 15, it is applied as a first output signal to the piezoelectric element 1a forming the A phase.

前記可変移相器13は発振器11の出力の位相を、第3図
に示すように、発振器11の出力に対してある範囲(第3
図では10゜〜30゜の範囲)にわたって連続的にずらし、
この移相された信号は増幅器16で増幅されたのちに、第
2の出力信号としてB相を形成する圧電素子1bに印加さ
れる。
The variable phase shifter 13 adjusts the phase of the output of the oscillator 11 to a certain range (3
In the figure, it is continuously shifted over the range of 10 ゜ to 30 ゜),
The phase-shifted signal is amplified by the amplifier 16 and then applied as a second output signal to the piezoelectric element 1b forming the B phase.

第4図は10゜〜30゜の範囲にわたって位相をスイープ
させたときの振動型モータの速度と時間の関係を示して
いる。しかし、このスイープ範囲は上記の範囲に限定さ
れるものではなく適当に選択すればよい。
FIG. 4 shows the relationship between the speed and the time of the vibration type motor when the phase is swept over the range of 10 ° to 30 °. However, the sweep range is not limited to the above range, and may be appropriately selected.

なお第1図において、スイッチSWを180゜移相器14の
ほうに切替えると、可変移相器13からの移相された信号
が180゜移相器14で、さらに180゜移相されて増幅器16か
ら第2の出力信号としてB相を形成する圧電素子1bに印
加されるので、振動型モータは逆転する方向に駆動され
る。
In FIG. 1, when the switch SW is switched to the 180 ° phase shifter 14, the phase-shifted signal from the variable phase shifter 13 is shifted by 180 ° Since the second output signal is applied as the second output signal to the piezoelectric element 1b forming the B phase, the vibration type motor is driven in the reverse direction.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、振動型モータ
に出力する第1の出力回路と、周波信号に対して位相を
シフトさせる可変移相回路によって移相された周波信号
を該振動型モータに出力する第2の出力回路とを有する
ので、前記可変移相回路によって移相される位相を第1
と第2の値の間で増減させることを繰り返すことによ
り、振動型モータを静止摩擦力の影響なく、超低速まで
駆動することが可能である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the first output circuit that outputs to the vibration type motor and the frequency signal that is shifted by the variable phase shift circuit that shifts the phase with respect to the frequency signal And a second output circuit for outputting to the vibration type motor, the phase shifted by the variable phase shift circuit
It is possible to drive the vibration type motor to a very low speed without the influence of the static friction force by repeatedly increasing and decreasing the value between and the second value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の駆動回路の一実施例を示した説明図、
第2図は第1図の可変移相器の具体的回路の一例を示し
た説明図、第3図は第2図の回路の動作の説明図、第4
図は第1図の駆動回路によって駆動される振動型モータ
の速度と時間の関係を示した説明図、第5図は従来の振
動型モータの機械的構成を概略を示した斜視図、第6図
は従来のこの種の駆動回路の一例を示した説明図、第7
図は第6図の駆動回路によって駆動される振動型モータ
の速度および位相差と時間の関係を示した説明図であ
る。 1a,1b……圧電素子、2……振動体 3……移動体、11……発振器 12……同期パルス発生器 13……可変移相器、14……180゜移相器 15,16……増幅器、17……BBD 18……VCO、19……LPF
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a drive circuit of the present invention,
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a specific circuit of the variable phase shifter of FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the circuit of FIG.
FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between speed and time of a vibration type motor driven by the drive circuit of FIG. 1, FIG. 5 is a perspective view schematically showing a mechanical configuration of a conventional vibration type motor, and FIG. FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a conventional drive circuit of this type, and FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the speed and the phase difference of the vibration type motor driven by the drive circuit of FIG. 6 and time. 1a, 1b: Piezoelectric element, 2: Vibrating body 3: Moving body, 11: Oscillator 12, Synchronous pulse generator 13: Variable phase shifter, 14: 180 ° phase shifter 15, 16 … Amplifier, 17 …… BBD 18 …… VCO, 19 …… LPF

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】周波信号を第1及び第2の駆動用電気−機
械エネルギー変換素子群に印加することで、振動体を励
振させ駆動力を得る振動型モータの駆動回路において、 前記第1の駆動用電気−機械エネルギー変換素子群に印
加される前記周波信号に対して位相を第1と第2の値の
間で増減させることを繰り返す可変移相回路を設け、該
可変移相回路により移相された周波信号を前記第2の駆
動用電気−機械エネルギー変換素子群に印加することを
特徴とする振動型モータの駆動回路。
1. A driving circuit for a vibration-type motor that obtains a driving force by exciting a vibrating body by applying a frequency signal to a first and a second group of driving electro-mechanical energy conversion elements. A variable phase shift circuit is provided which repeats increasing and decreasing the phase between first and second values for the frequency signal applied to the driving electro-mechanical energy conversion element group. A driving circuit for a vibration-type motor, wherein the phased frequency signal is applied to the second driving electro-mechanical energy conversion element group.
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