JP2723121B2 - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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JP2723121B2
JP2723121B2 JP6084308A JP8430894A JP2723121B2 JP 2723121 B2 JP2723121 B2 JP 2723121B2 JP 6084308 A JP6084308 A JP 6084308A JP 8430894 A JP8430894 A JP 8430894A JP 2723121 B2 JP2723121 B2 JP 2723121B2
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JP
Japan
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electrode
ultrasonic motor
vibration
ring
piezoelectric body
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JP6084308A
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JPH07123756A (en
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和男 袴田
忠雄 高木
幸夫 兵藤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータに関する
ものである。 【0002】 【従来技術】まず図1にもとずいて超音波モータを説明
する。図1aは超音波モータの一例を示すものであり、
図において1はPZTなどのリング状圧電体であり、銀
等からなるリング状の共通電極2は、リング状圧電体1
の一方の面全体にコート(被覆)されている。リング状
圧電体1の他方の面には銀等から成るセグメント電極群
3がコートされている。セグメント電極群3は16個の
セグメント電極3a−3pから成る。そのうち、セグメ
ント電極3aは円周方向に3/4λの長さ(本明細書中
λは屈曲振動波長)を有しており、セグメント電極3b
は円周方向に1/4λの長さを有しており、セグメント
電極3aと180゜ずれている。セグメント電極3c〜
3iは各々円周方向にλ/2の長さを有しており、セグ
メント電極3aと3bとの間の一方側にある。一方、セ
グメント電極3j〜3pは各々円周方向にλ/2の長さ
を有しており、電極3aと3bとの間の他方側にある。 【0003】長さλ/2のセグメント電極3c〜3iお
よび3j〜3pの各々が対向しているリング状圧電体1
の各領域は、隣接する領域と分極方向が異なる様に分極
されている。例えば、リング状圧電体1はセグメント電
極3cの接触している領域とセグメント電極3dの接触
している領域とが分極方向を逆にしている。図において 【表1】 はそれぞれ分極方向が逆であることを示している。長さ
λ/2のセグメント電極3c〜3iは駆動交流印加用電
極であり、互に導電性ペースト4aにより接続され、こ
れらには入力端子Rから入力交流電圧が印加される。セ
グメント電極3j〜3pも駆動交流印加用電極であり、
同様にペースト4bにより接続され、入力端子Lから入
力交流電圧が印加される。長さ3/4λのセグメント電
極3aは、リング状圧電体1の裏面のリング状の共通電
極2とリング状圧電体1の外周端に設けられた導電ペー
スト4cにより接続されている。セグメント電極3aに
は接地端子Gより接地電位が印加される。すなわち、こ
のセグメント電極3aはリング状の共通電極2の引き出
し電極としての働きをしているにすぎない。またセグメ
ント電極3bは、セグメント電極群3の作製工程で単に
形成されたにすぎず、作用を何ら果たしていない。リン
グ状圧電体1はリング電極2の側に接着剤5により、黄
銅等から成る弾性体のリング6が固着されている。ロー
タ7は弾性体のリング6に対して或る接触圧で当接され
ている。リング状圧電体1と弾性体のリング6により振
動子20を構成している。 【0004】次に、上述の如き構成の超音波モータの作
用について説明する。入力端子R−G間と入力端子L−
G間とに互に90゜位相のずれた所定周波数の交流電圧
を加えると、リング状圧電体1と弾性体のリング6に波
長λの屈曲振動が生じ、ロータ7が回転される。このモ
ータの効率を高くするには、上記交流の周波数を最適値
に保つことが必要である。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの最適
値は、例えばロータ7と弾性体のリング6との接触圧や
モータの温度などの外部条件の変動によって変化するも
のである。したがって、上記交流電圧の周波数を常に一
定値に保っていると、高効率な超音波モータが得られな
い。上記のような問題点を解決するために、進行性振動
波の振動状態を検出する検出手段を設けて、入力電源の
周波数を常時外部条件に応じた最適値に保持することが
考えられる。しかし、弾性体に検出手段を設けると振動
に対して悪影響を及ぼすことがある。そこで、本発明
は、検出手段に起因した、振動への悪影響を最少にする
ことができる超音波モータを提供することを目的とす
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
者らが鋭意研究した結果、所定の空間的位相差の整数倍
の長さを有する機械電気変換素子を振動子の進行性振動
波の経路上に配置し、この機械電気変換素子により進行
性振動波の振動を電気信号に変換するように構成すれ
ば、振動への悪影響が最少となることを見出し本発明を
なすに至った。つまり、本発明では、第1の電気機械変
換素子(リング状圧電体1のセグメント電極3c〜3i
に対応する部分)と第2の電気機械変換素子(リング状
圧電体1のセグメント電極3j〜3pに対応する部分)
とが所定の空間的位相差(λ/4、λは進行性振動波の
波長である。)をもって配置された振動子(20)を備
え、前記第1の電気機械変換素子に第1駆動信号(交流
電圧)が印加されると共に前記第2の電気機械変換素子
に前記第1駆動信号と所定の時間的位相差を有する第2
駆動信号(90°位相のずれた交流電圧)が印加され
て、前記振動子に進行性振動波が発生し、前記振動子と
相対運動部材(ロータ7)との間に相対運動を起こす超
音波モータにおいて、前記進行性振動波の振動を電気信
号に変換する機械電気変換素子(リング状圧電体1のセ
グメント電極3b又は30bに対応する部分)を備え、
この機械電気変換素子が、前記振動子上の前記所定の空
間的位相差の整数倍の長さに形成され、前記振動子上で
あって前記進行性振動波の進行経路上に配置された超音
波モータを提供する。なお、空間的位相差とは、電極3
bの長さ(λ/4)あるいは電極30bの長さ(3λ/
4)を指す。 【作用】前記構成においては、所定の空間的位相差の整
数倍の長さを有する機械電気変換素子を振動子の進行性
振動波の経路上に配置し、この機械電気変換素子により
進行性振動波の振動を電気信号に変換するので振動への
悪影響を最少とすることができる。 【0007】 【実施例】図2は本発明の好適な一実施例を示すもので
ある。図1セグメント電極3bに対応する部分に図2の
実施例では端子Sが設けてある点と、このセグメント電
極3bに対向するリング状圧電体1の領域も第二実施例
では分極させてある点とにおいてのみ図2のものは図1
のものと異なり、図2の実施例の他の構造は図1のもの
と同一である。 【0008】図2においても、このセグメント電極3b
は入力交流電圧が印加されない電極であるので、モータ
が駆動し、リング状圧電体1に屈曲振動が生ずると、セ
グメント電極3bにはこの屈曲振動に応じた交流が現わ
れる。この現象は、圧電体は交流を印加されると振動を
生ずると共に、逆に振動を与えられると交流を生ずると
いう性質によるものである。 【0009】図3は、図2の超音波モータの回転制御回
路である。回転制御回路は制御可能な発振器8、90゜
位相移相器9、アンプ10a、10b、インダクタンス
11a、11b、図2に示す超音波モータ12、バンド
パスフィルタ13、発振制御器14より構成されてい
る。発振器8からある周波数の正弦波が出力され、アン
プ10aと90゜位相移相器9に入力される。90゜位
相移相器9の出力はアンプ10bに入力される。アンプ
10a、10bは互いに90゜位相のずれた交流電圧を
整合用インダクタンス11a、11bを介して端子R、
Lから超音波モータ12に印加する。超音波モータの回
転状態はセグメント電極3bに接続した端子Sより交流
電圧の大きさで出力され、バンドパスフィルタ13に入
力する。図5を参照して後述するようにバンドパスフィ
ルタ13で不用な信号が除去され、回転を制御するのに
有用な信号のみが発振制御器14に入力され、制御可能
な発振器8にフィードバックされる。 【0010】なお、発振手段とは、図3中の発振器8、
位相移相器9、アンプ10a、10bを示している。 【0011】図4は図2の超音波モータへの入力周波数
fの時の超音波モータの回転数をNとし、その時超音波
モータの振動検出用セグメント電極3bの端子Sに出力
される電圧を検出し、その検出電圧(例えば実効値)を
Vとした時の関係を示す特性曲線図である。図におい
て、ある外的条件の下での入力周波数に対するモータ回
転数N1の特性および検出電圧V1の特性は図のようにな
り、ともに最適入力周波数f1 で最大となる。また、外
的条件が変化した時入力周波数に対するモータ回転数特
性および検出電圧特性はN2、V2 となり、この時最適
入力周波数f2に対してN2、V2は最大となっている。
この様に、ある外的条件において、モータ回転数のピー
クを与える周波数と検出電圧のピークを与える周波数と
はほぼ一致することが実験的に見出された。今、外的条
件の変化にも拘らず、入力周波数が依然として、例えば
1 に保持されると、モータ回転数Nも検出電圧Vも大
きく低下することになる。そこで、本発明では図3の回
路図に示す如く、超音波モータのセグメント電極3bの
端子Sからの出力電圧(すなわち上記検出電圧)に応じ
て、発振制御器14が発振器8を制御して、常にその時
の外的条件の最適値(例えばf12)に発振周波数すなわ
ち超音波モータへの入力周波数を制御する。 【0012】上述した外的条件の最適値とは電圧信号が
ピークとなる点を示している。発振制御器14は、端子
Sからの電圧信号がピークとなるように発振周波数を制
御する装置であり、その制御には、すでに特開昭56−
51164号公報等で公知である山登り回路を利用して
いる。発振制御器14は、図8に示すように検出部15
と差分ホールド回路16と発振制御部17とからなる。
なお、山登り回路は図中18で示され、バンドパスフィ
ルタ13、検出部15、差分ホールド回路16とからな
る回路である。バンドパスフィルタ13を通して不要な
周波数帯域を取り除かれた電圧信号は、検出部15によ
って常時連続して検出され、検出された電圧信号は、差
分ホールド回路16に出力される。差分ホールド回路1
6では電圧信号を一定時間毎にサンプルホールドし、比
較演算することにより、電圧信号が時間経過に対して増
加方向にあるか減少方向にあるかを判断する。得られた
情報は、発振制御部17に出力され、発振制御部17で
は電圧方向が常に増加するように発振器8を制御する。 【0013】こうすれば超音波モータにおけるリング状
圧電体と弾性体との間の共振周波数が、外乱の影響で変
化しても常に最適の周波数が発振器8より出力され、し
たがって超音波モータの回転は、最適に保たれる。 【0014】一方、超音波モータのセグメント電極3b
に接続された端子Sからの検出電圧Vは、前述した如く
モータ回転数Nの最大値を与えるモータへの入力周波数
において最大値をとると共に、図5に示すようにそこか
らかなり離れた周波数f3 において小さなピークを呈す
る場合がある。そこで、図3の制御回路においてはバン
ドパスフィルタ13をモータ側出力端子Sと発振制御回
路14との間に設けて、モータ回転数Nの最大値を与え
る周波数帯域、例えば図4の周波数f1〜f2付近を通
し、上述の周波数f3 を含む如きそれ以外の周波数帯域
をカットするようにしてある。 【0015】なお図2の実施例では、振動検出用のセグ
メント電極3bを、リング状圧電体1の最内周から最外
周まで分布させたが、本発明の振動検出用セグメント電
極の設置はこれに限るものでなく、圧電体の振動を検出
できる箇所であれば任意の位置でよい。例えば、図6の
如く、電極3bをリング状圧電体の外周部のみにコート
してもよい。また、振動検出用の電極は、セグメント電
極3bを用いる必要はなく、例えば、図6の電極3aを
半径方向に分割し図7のように互に絶縁した2つの電極
30aと30bとを形成し、この内周側電極30aを導
電性ペースト4cによりリング状の共通電極2と接続
し、かつ接地端子Gと接続してリング状電極の引出し電
極として使用し、また外周側電極30bに端子Sを接続
し振動検出用電極とする。同様にセグメント電極3c〜
3pのいずれかを分割し駆動交流印加用電極と振動検出
用電極とを作成することもできる。 【0016】振動検出用電極を図6や図7の如くリング
状圧電体の外周側に設けた場合の利点を以下に述べる。 【0017】弾性体がたとえば図2のようなリング状で
あると、そのリングの内側と外側では、その共振周波数
は異なる。また、超音波モータ、具体的にはロータを駆
動する表面波はリングの外側に集中する。したがって、
モニタ電圧としては、圧電体のリング外周の振動を検出
したものであることが望ましい。そこで振動検出用セグ
メント電極をリング状圧電体の外周部にのみコートする
ことにより、リング状圧電体の外周部での振動を検出で
きる。 【0018】上述の実施例では、セグメント電極群3の
一部に振動検出用セグメント電極を設け、この振動検出
用電極とこれに圧電体1をはさんで対向したリング状電
極2との間から振動検出信号を取出したが、本発明はこ
れに限るものでなく、例えば、リング状電極2の小部分
を残部から絶縁し、この小部分を振動検出用電極とし、
他方この振動検出用電極に圧電体1をはさんで対向した
セグメント電極群3の部分を他から絶縁し、この部分を
振動検出用電極の対向電極とし、この振動検出用電極と
対向電極とから振動検出信号を取出すこともできる。も
ちろんこの対向電極が、交流電圧が印加されないセグメ
ント電極3a叉は3bに該当する場合には、この電極3
a叉は3bをそのまま対向電極として使用できる。 【0019】上述の例では振動を検出する一対の電極と
して圧電体を挟んで対向した振動検出用電極と対向電極
とを用いたが、この一対の電極を共にリング状の共通電
極2の側にもしくはセグメント電極群3側に設けること
もできる。具体的には、例えば他から絶縁した一対の隣
接電極を共に圧電体の同一分極領域内に位置するように
圧電体のいずれか一方の面に設ければ良い。 【0020】 【効果】以上のように本発明によれば、所定の空間的位
相差の整数倍の長さを有する機械電気変換素子を、振動
子の進行性振動波の進行形路上に配置して、この機械電
気変換素子により進行性振動波の振動を電気信号に変換
しているので、この機械電気変換素子に起因した、振動
への悪影響を最少にすることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor. 2. Description of the Related Art First, an ultrasonic motor will be described with reference to FIG. FIG. 1a shows an example of an ultrasonic motor,
In the figure, reference numeral 1 denotes a ring-shaped piezoelectric body such as PZT, and a ring-shaped common electrode 2 made of silver or the like is used as a ring-shaped piezoelectric body 1
Is coated (coated) on one entire surface. The other surface of the ring-shaped piezoelectric body 1 is coated with a segment electrode group 3 made of silver or the like. The segment electrode group 3 includes 16 segment electrodes 3a-3p. The segment electrode 3a has a length of / λ in the circumferential direction (λ is a bending vibration wavelength in the present specification), and the segment electrode 3b
Has a length of 1 / λ in the circumferential direction and is shifted by 180 ° from the segment electrode 3a. Segment electrode 3c-
3i each have a length of λ / 2 in the circumferential direction and are on one side between the segment electrodes 3a and 3b. On the other hand, the segment electrodes 3j to 3p each have a length of λ / 2 in the circumferential direction, and are on the other side between the electrodes 3a and 3b. A ring-shaped piezoelectric body 1 in which segment electrodes 3c to 3i and 3j to 3p of length λ / 2 face each other
Are polarized such that the polarization direction is different from that of the adjacent region. For example, in the ring-shaped piezoelectric body 1, the regions where the segment electrodes 3c are in contact and the regions where the segment electrodes 3d are in contact have opposite polarization directions. [Table 1] Indicates that the polarization directions are opposite. The segment electrodes 3c to 3i having a length of λ / 2 are driving AC application electrodes, which are connected to each other by a conductive paste 4a, to which an input AC voltage is applied from an input terminal R. The segment electrodes 3j to 3p are also driving AC application electrodes,
Similarly, they are connected by the paste 4b, and an input AC voltage is applied from the input terminal L. The segment electrode 3 a having a length of / λ is connected to the ring-shaped common electrode 2 on the back surface of the ring-shaped piezoelectric body 1 by a conductive paste 4 c provided on the outer peripheral end of the ring-shaped piezoelectric body 1. A ground potential is applied to the segment electrode 3a from the ground terminal G. That is, the segment electrode 3a merely functions as a lead electrode of the ring-shaped common electrode 2. Further, the segment electrode 3b is merely formed in the manufacturing process of the segment electrode group 3, and has no function. The ring-shaped piezoelectric body 1 has an elastic ring 6 made of brass or the like fixed to the ring electrode 2 side with an adhesive 5. The rotor 7 is in contact with the elastic ring 6 at a certain contact pressure. Vibration is caused by the ring-shaped piezoelectric body 1 and the elastic ring 6.
The moving element 20 is constituted. Next, the operation of the ultrasonic motor having the above configuration will be described. Between input terminals R-G and input terminal L-
When an AC voltage having a predetermined frequency that is 90 ° out of phase with that between the G electrodes is applied, bending vibration of wavelength λ occurs in the ring-shaped piezoelectric body 1 and the elastic ring 6, and the rotor 7 is rotated. In order to increase the efficiency of this motor, it is necessary to keep the AC frequency at an optimum value. [0005] However, the optimum value varies depending on fluctuations in external conditions such as the contact pressure between the rotor 7 and the ring 6 of the elastic body and the temperature of the motor. Therefore, if the frequency of the AC voltage is always kept constant, a highly efficient ultrasonic motor cannot be obtained. In order to solve the above problems, it is conceivable to provide a detecting means for detecting the vibration state of the traveling vibration wave, and to always keep the frequency of the input power supply at an optimum value according to the external condition. However, if the elastic body is provided with the detecting means, the vibration may be adversely affected. Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of minimizing an adverse effect on vibration caused by a detection unit. As a result of the inventor's intensive research for the above-mentioned object, the present inventors have found that a mechanical-electrical conversion element having a length that is an integral multiple of a predetermined spatial phase difference can be used to advance a vibrator. The present invention has been found to be arranged on the path of the oscillating wave and to be configured to convert the vibration of the traveling oscillating wave into an electric signal by the electromechanical transducer to minimize the adverse effect on the vibration. Reached. That is, in the present invention, the first electromechanical transducer (the segment electrodes 3c to 3i of the ring-shaped piezoelectric body 1)
And a second electromechanical transducer (a portion corresponding to the segment electrodes 3j to 3p of the ring-shaped piezoelectric body 1).
And a vibrator (20) arranged with a predetermined spatial phase difference (λ / 4, λ is the wavelength of a traveling vibration wave), and a first drive signal is supplied to the first electromechanical transducer. (AC voltage) is applied to the second electromechanical transducer and the second electromechanical transducer has a predetermined temporal phase difference from the first drive signal.
A drive signal (AC voltage shifted by 90 ° phase) is applied, and a progressive vibration wave is generated in the vibrator, and an ultrasonic wave causing relative motion between the vibrator and a relative motion member (rotor 7) A motor provided with a electromechanical transducer (part corresponding to the segment electrode 3b or 30b of the ring-shaped piezoelectric body 1) for converting the vibration of the traveling vibration wave into an electric signal;
This electromechanical transducer is formed to have a length that is an integral multiple of the predetermined spatial phase difference on the vibrator, and is disposed on the vibrator and on the traveling path of the traveling vibration wave. An ultrasonic motor is provided. It should be noted that the spatial phase difference refers to the electrode 3
b length (λ / 4) or electrode 30b length (3λ /
4). In the above construction, the electro-mechanical transducer having a length equal to an integral multiple of the predetermined spatial phase difference is arranged on the path of the traveling vibration wave of the vibrator, and the electro-mechanical transducer causes the progressive vibration. Since the vibration of the wave is converted into an electric signal, the adverse effect on the vibration can be minimized. FIG. 2 shows a preferred embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 2, a terminal S is provided in a portion corresponding to the segment electrode 3b in FIG. 1, and a region of the ring-shaped piezoelectric body 1 facing the segment electrode 3b is also polarized in the second embodiment. 2 only in FIG.
Unlike the one of FIG. 2, the other structure of the embodiment of FIG. 2 is the same as that of FIG. In FIG. 2, the segment electrode 3b
Is an electrode to which no input AC voltage is applied, and when the motor is driven and a bending vibration occurs in the ring-shaped piezoelectric body 1, an AC corresponding to the bending vibration appears on the segment electrode 3b. This phenomenon is due to the property that the piezoelectric material generates vibration when an AC is applied, and generates an AC when the vibration is applied. FIG. 3 shows a rotation control circuit of the ultrasonic motor shown in FIG. The rotation control circuit includes a controllable oscillator 8, a 90 ° phase shifter 9, amplifiers 10a and 10b, inductances 11a and 11b, an ultrasonic motor 12, a band-pass filter 13, and an oscillation controller 14 shown in FIG. I have. A sine wave of a certain frequency is output from the oscillator 8 and input to the amplifier 10a and the 90 ° phase shifter 9. The output of the 90 ° phase shifter 9 is input to the amplifier 10b. The amplifiers 10a and 10b connect the AC voltages having phases shifted by 90 ° from each other to terminals R and R via matching inductances 11a and 11b.
L is applied to the ultrasonic motor 12. The rotation state of the ultrasonic motor is output from a terminal S connected to the segment electrode 3b with the magnitude of an AC voltage, and is input to the band-pass filter 13. As described later with reference to FIG. 5, unnecessary signals are removed by the band-pass filter 13, and only signals useful for controlling rotation are input to the oscillation controller 14 and fed back to the controllable oscillator 8. . Note that the oscillating means is the oscillator 8 in FIG.
1 shows a phase shifter 9 and amplifiers 10a and 10b. FIG. 4 shows that the number of revolutions of the ultrasonic motor at the input frequency f to the ultrasonic motor in FIG. 2 is N, and the voltage output to the terminal S of the vibration detecting segment electrode 3b of the ultrasonic motor at that time is N. FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a relationship when a detected voltage (for example, an effective value) is set to V. In the figure, characteristics and properties of the detected voltage V 1 of the motor rotational speed N 1 to the input frequency under certain external conditions is as shown in the figure, it is both maximum at the optimum input frequency f 1. When the external condition changes, the motor speed characteristics and the detected voltage characteristics with respect to the input frequency become N 2 and V 2 , and at this time, N 2 and V 2 become the maximum with respect to the optimum input frequency f 2 .
Thus, under certain external conditions, it has been experimentally found that the frequency at which the peak of the motor rotation speed and the frequency at which the peak of the detection voltage are substantially coincide with each other. Now, despite changing environmental conditions, still the input frequency, for example by holding f 1, the motor rotation speed N also becomes possible to greatly reduced detection voltage V. Therefore, in the present invention, as shown in the circuit diagram of FIG. 3, the oscillation controller 14 controls the oscillator 8 in accordance with the output voltage from the terminal S of the segment electrode 3b of the ultrasonic motor (that is, the detection voltage). The oscillation frequency, that is, the input frequency to the ultrasonic motor, is always controlled to the optimum value (for example, f 12 ) of the external condition at that time. The above-mentioned optimum value of the external condition indicates a point where the voltage signal has a peak. The oscillation controller 14 is a device for controlling the oscillation frequency so that the voltage signal from the terminal S becomes a peak.
A hill-climbing circuit known in, for example, Japanese Patent No. 51164 is used. The oscillation controller 14 includes a detecting unit 15 as shown in FIG.
, A difference hold circuit 16 and an oscillation control unit 17.
The hill-climbing circuit is indicated by 18 in the figure, and is a circuit including the band-pass filter 13, the detecting unit 15, and the difference hold circuit 16. The voltage signal from which the unnecessary frequency band has been removed through the band-pass filter 13 is continuously detected by the detection unit 15, and the detected voltage signal is output to the difference hold circuit 16. Difference hold circuit 1
In step 6, the voltage signal is sampled and held at regular time intervals, and a comparison operation is performed to determine whether the voltage signal is increasing or decreasing with respect to time. The obtained information is output to the oscillation control unit 17, and the oscillation control unit 17 controls the oscillator 8 so that the voltage direction always increases. In this way, the optimum frequency is always output from the oscillator 8 even if the resonance frequency between the ring-shaped piezoelectric body and the elastic body in the ultrasonic motor changes under the influence of disturbance. Is kept optimal. On the other hand, the segment electrode 3b of the ultrasonic motor
The detection voltage V from the terminal S connected to the motor takes the maximum value at the input frequency to the motor which gives the maximum value of the motor rotation speed N as described above, and also has the frequency f which is far away therefrom as shown in FIG. There may be a small peak at 3 . Therefore, in the control circuit of FIG. 3, the band-pass filter 13 is provided between the motor-side output terminal S and the oscillation control circuit 14, and a frequency band that gives the maximum value of the motor rotation speed N, for example, the frequency f 1 of FIG. ~f through near 2, it is to be cut other frequency bands such as including the frequency f 3 of the above. In the embodiment shown in FIG. 2, the segment electrodes 3b for detecting vibration are distributed from the innermost circumference to the outermost circumference of the ring-shaped piezoelectric body 1. The present invention is not limited to this, and may be any position as long as vibration of the piezoelectric body can be detected. For example, as shown in FIG. 6, the electrode 3b may be coated only on the outer peripheral portion of the ring-shaped piezoelectric body. The electrode for vibration detection does not need to use the segment electrode 3b. For example, the electrode 3a in FIG. 6 is divided in the radial direction to form two electrodes 30a and 30b insulated from each other as shown in FIG. The inner peripheral electrode 30a is connected to the ring-shaped common electrode 2 by the conductive paste 4c, and is connected to the ground terminal G to be used as an extraction electrode of the ring-shaped electrode. The terminal S is connected to the outer peripheral electrode 30b. Connected to form a vibration detection electrode. Similarly, the segment electrodes 3c to
Any of 3p can be divided to form a drive AC application electrode and a vibration detection electrode. The advantages of the case where the vibration detecting electrode is provided on the outer peripheral side of the ring-shaped piezoelectric body as shown in FIGS. 6 and 7 will be described below. If the elastic body has a ring shape as shown in FIG. 2, for example, the resonance frequency differs between the inside and the outside of the ring. Also, the surface wave driving the ultrasonic motor, specifically the rotor, is concentrated outside the ring. Therefore,
It is desirable that the monitor voltage is obtained by detecting the vibration of the outer periphery of the ring of the piezoelectric body. Therefore, by coating the segment electrode for vibration detection only on the outer peripheral portion of the ring-shaped piezoelectric body, the vibration on the outer peripheral portion of the ring-shaped piezoelectric body can be detected. In the above-described embodiment, a segment electrode for vibration detection is provided in a part of the segment electrode group 3, and the electrode for vibration detection and the ring-shaped electrode 2 opposed to the electrode 1 with the piezoelectric body 1 interposed therebetween. Although the vibration detection signal was extracted, the present invention is not limited to this. For example, a small portion of the ring-shaped electrode 2 is insulated from the rest, and this small portion is used as a vibration detection electrode,
On the other hand, a portion of the segment electrode group 3 opposed to the vibration detection electrode with the piezoelectric body 1 interposed therebetween is insulated from the others, and this portion is used as a counter electrode of the vibration detection electrode. A vibration detection signal can also be extracted. Of course, when this counter electrode corresponds to the segment electrode 3a or 3b to which no AC voltage is applied, this electrode 3
a or 3b can be used as a counter electrode as it is. In the above-described example, the vibration detecting electrode and the opposing electrode which are opposed to each other with the piezoelectric body interposed therebetween are used as the pair of electrodes for detecting the vibration. Alternatively, it can be provided on the segment electrode group 3 side. Specifically, for example, a pair of adjacent electrodes insulated from the other may be provided on one of the surfaces of the piezoelectric body so as to be located in the same polarization region of the piezoelectric body. As described above, according to the present invention, the electromechanical transducer having a length that is an integral multiple of the predetermined spatial phase difference is arranged on the traveling path of the traveling vibration wave of the vibrator. Since the vibration of the progressive vibration wave is converted into an electric signal by the electromechanical transducer, the adverse effect on the vibration caused by the electromechanical transducer can be minimized.

【図面の簡単な説明】 【図1】超音波モータを示すものであり、(a)はその
平面図、(b)はその正面図。 【図2】本発明の一実施例の超音波モータの平面図。 【図3】図2の超音波モータの回転制御回路を示す図。 【図4】異なった外的条件における超音波モータへの入
力周波数に対するモータ回転数および図2端子からの検
出電圧との関係を示す特性曲線図。 【図5】入力周波数に対するモータ回転数および検出電
圧の関係を示す特性曲線にピークが複数個現われる場合
を示す図。 【図6】本発明による超音波モータの別の実施例を示す
平面図。 【図7】本発明による超音波モータのさらに別の実施例
を示す平面図。 【図8】図3の発振制御器14の構成を示す図。 【符号の説明】 1 電気機械変換素子 6 弾性体のリング 7 相対運動部材 3c〜3i 第1の電気機械変換素子 3j〜3p 第2の電気機械変換素子 3b 機械電気変換素子 S 端子 8 発振器 14 発振制御器 15 検出部 17 発振制御部 18 山登り回路 20 振動子
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an ultrasonic motor, (a) is a plan view thereof, and (b) is a front view thereof. FIG. 2 is a plan view of an ultrasonic motor according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a rotation control circuit of the ultrasonic motor in FIG. 2; FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a relationship between an input frequency to an ultrasonic motor under different external conditions and a motor rotation speed and a detection voltage from the terminal in FIG. 2; FIG. 5 is a diagram showing a case where a plurality of peaks appear in a characteristic curve showing a relationship between a motor rotation speed and a detection voltage with respect to an input frequency. FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. FIG. 7 is a plan view showing still another embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an oscillation controller 14 of FIG. 3; [Description of Signs] 1 Electromechanical transducer 6 Ring of elastic body 7 Relative motion members 3c to 3i First electromechanical transducer 3j to 3p Second electromechanical transducer 3b Electromechanical transducer S Terminal 8 Oscillator 14 Oscillation Controller 15 Detection unit 17 Oscillation control unit 18 Climbing circuit 20 Oscillator

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.第1の電気機械変換素子第2の電気機械変換素子
とが所定の空間的位相差をもって配置された振動子を備
え、 前記第1の電気機械変換素子第1駆動信号が印加され
ると共に前記第2の電気機械変換素子前記第1駆動信
と所定の時間的位相差を有する第2駆動信号が印加さ
れて、前記振動子に進行性振動波が発生し、前記振動子
と相対運動部材との間に相対運動を起こす超音波モータ
において、 前記進行性振動波の振動を電気信号に変換する機械電気
変換素子を備え、 前記機械電気変換素子は、前記振動子上の前記所定の空
間的位相差の整数倍の長さに形成され、前記振動子上で
あって前記進行性振動波の進行経路上に配置されている
ことを特徴とする超音波モータ。 2.前記所定の空間的位相差、λ/4あるいは3λ/
4、(λは進行性振動波の波長)であることを特徴とす
る請求項1記載の超音波モータ。
(57) [Claims] First electromechanical transducer and second electromechanical transducer
DOO comprises a vibrator which is disposed at a predetermined spatial phase difference, the first driving signal to said second electromechanical transducer with the first drive signal is applied to said first electro-mechanical conversion element
No. a predetermined second drive signal having a time phase difference is applied, traveling vibration wave is generated in the vibrator, said vibrator
An ultrasonic motor that causes relative motion between the member and a relative motion member , wherein the electromechanical device converts the vibration of the traveling vibration wave into an electric signal.
Comprising a conversion element, said electro-mechanical transducer, said formed to a length of an integral multiple of the predetermined spatial phase difference of the oscillator, the traveling vibration wave propagation path on a on the transducer An ultrasonic motor, wherein the ultrasonic motor is disposed. 2. The predetermined spatial phase difference is λ / 4 or 3λ /
4, the ultrasonic motor according to claim 1, characterized in that the (lambda is the wavelength of the traveling vibration wave).
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