JP2969982B2 - 超音波モータ駆動装置 - Google Patents

超音波モータ駆動装置

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JP2969982B2
JP2969982B2 JP3018854A JP1885491A JP2969982B2 JP 2969982 B2 JP2969982 B2 JP 2969982B2 JP 3018854 A JP3018854 A JP 3018854A JP 1885491 A JP1885491 A JP 1885491A JP 2969982 B2 JP2969982 B2 JP 2969982B2
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岡 茂 樹 吉
島 康 彦 北
田 正 之 任
川 聡 市
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの圧電素
子に高周波の交流電圧を印加するために用いる超音波モ
ータ駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波モータ駆動装置は、モータ駆動信
号を発生させる発振回路、90度の位相差を有する2相
の駆動信号電圧を発生させる移相回路、および各駆動信
号電圧を増幅する昇圧用のトランス等を基本構成として
いる。また、移相回路と各トランスの間には、駆動信号
を駆動レベルにまで電流増幅するスイッチング回路など
が設けられる。
【0003】上記超音波モータ駆動装置は、振動体に取
付けた圧電素子の2組の駆動電極に、位相が90度ずれ
た2相の交流駆動電圧を印加する。これにより、前記振
動体にたわみ振動による進行波を励振し、前記振動体に
圧接させた回転体を駆動する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな超音波モータ駆動装置は、トランスの一次側のコイ
ルに流れる電流値と、発振回路のモータ駆動信号の周波
数とが反比例の関係にあるため、前記周波数が低下する
事態が生じた場合、トランスやスイッチング回路のトラ
ンス駆動素子に過大な電流が流れ、これらを破損する恐
れがあった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、モータ駆動信号の周波数が低
下した際、トランス等を過電流から保護することができ
る超音波モータ駆動装置を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による超音波モー
タ駆動装置は、モータ駆動信号を発生させる発振回路
と、前記モータ駆動信号を入力して位相の異なる駆動信
号電圧を発生させる移相回路と、各駆動信号電圧を増幅
させるトランスを備え、超音波モータの圧電素子に駆動
電圧を印加する超音波モータ駆動装置において、前記発
振回路から出力されたモータ駆動信号の周波数が基準値
以上であるか否かを検知してモニター信号を出力するモ
ニター回路と、このモニター回路で前記周波数が基準値
よりも低下したことを検知したときにそのモニター信号
によりOFF状態となるトランス駆動用のスイッチング
部を備えた構成とし、さらに、モータ駆動信号を発生さ
せる発振回路と、前記モータ駆動信号を入力して位相の
異なる駆動信号電圧を発生させる移相回路と、各駆動信
号電圧を増幅させるトランスを備え、超音波モータの圧
電素子に駆動電圧を印加する超音波モータ駆動装置にお
いて、前記圧電素子の歪みで生じた電圧の信号をパルス
信号に変換する変換回路と、前記パルス信号の周波数が
基準値以上であるか否かを検知してモニター信号を出力
するモニター回路と、このモニター回路で前記周波数が
基準値よりも低下したことを検知したときにそのモニタ
ー信号によりOFF状態となるトランス駆動用のスイッ
チング部を備えた構成とし、これらの構成をもって課題
を解決するための手段としている。
【0007】
【発明の作用】本発明の請求項1による超音波モータ駆
動装置では、モニター回路により、発振回路から出力さ
れたモータ駆動信号の周波数が基準値以上であるか否か
を検知し、前記周波数が基準値よりも低下したとき、モ
ニター回路から出力されるモニター信号でスイッチング
部をOFF状態にしてトランスへの通電を遮断する。
【0008】また、請求項2による超音波モータ駆動装
置では、圧電素子の歪みで生じた電圧の信号を変換回路
でパルス信号に変換する。このパルス信号は、発振回路
から出力されたモータ駆動信号に対応する周波数であ
る。そこで、モニター回路により、前記パルス信号の周
波数を検知し、モータ駆動信号の周波数低下に伴って前
記パルス信号の周波数が基準値より低下したとき、モニ
ター信号によりスイッチング部をOFF状態にしてトラ
ンスへの通電を遮断する。
【0009】
【実施例】図1および図2は、本発明の請求項1に基づ
く超音波モータ駆動装置の一実施例を説明する図であ
る。
【0010】すなわち、図1に示す超音波モータ駆動装
置は、パルス状のモータ駆動信号Aを発生させる発振回
路1と、前記モータ駆動信号Aを入力して90度の位相
差を有する2相の駆動信号電圧を発生させる移相回路2
と、各駆動信号電圧を増幅する昇圧用トランス3,4を
備えている。また、超音波モータ5は、回転体が圧接さ
れる振動体の円周方向にわたって圧電素子6を備え、2
組の駆動電極7,8を有している。
【0011】前記移相回路2は、各々の抵抗R1,R
2、および接地されたトランス駆動用の各スイッチング
部S1,S2を介して、各トランス3,4の一次側コイ
ル3a,4aの一端に接続してある。前記スイッチング
部S1,S2には、ゲート電圧が低下したときにOFF
状態となる電界効果トランジスタ等を用いる。
【0012】前記各トランス3,4の一次側コイル3
a,4aの他端は、図外の電源に接続してある。また、
各トランス3,4の二次側コイル3b,4bは、一端が
接地され、他端が超音波モータ5の各駆動電極7,8に
接続されている。
【0013】そして、前記発振回路1の出力側には、前
記モータ駆動信号Aの周波数が基準値以上であるか否か
を検知するモニター回路9が設けてある。このモニター
回路9は、集積回路(IC;4538)から成るカウン
タ10を主体とし、入力された前記モータ駆動信号Aに
対応してモニター信号Q1を出す。このモニター信号Q
1は、各ダイオードD1,D2を介して、前記各スイッ
チング部S1,S2に入力される。
【0014】ここで、前記モニター信号Q1は、図2に
示すように、モータ駆動信号Aが入力されると所定時間
Tの間HIGHレベルとなり、この間に再びモータ駆動
信号Aが入力されるとその時点から所定時間Tの間HI
GHレベルとなり、前記時間Tを経過するとLOWレベ
ルとなる。つまり、前記モニター信号Q1は、モータ駆
動信号Aの周期が所定時間T内であればHIGHレベル
に保たれ、モータ駆動信号Aの周波数が低下してその周
期が所定時間Tを超えるとLOWレベルになる。
【0015】前記時間Tは、モータ駆動信号Aの基準と
なる周期(周波数)に対応して設定してある。なお、前
記時間Tは、カウンタ10に接続した抵抗R3とコンデ
ンサCの各値の積で決定される。また、カウンタ10
は、図2に示すように前記モニター信号Q1と逆位相の
モニター信号Q2も出すが、この実施例では前述のモニ
ター信号Q1のみが使用される。
【0016】上記構成を備えた超音波モータ駆動装置
は、モータ駆動信号Aの周波数が基準値以上であれば、
モニター信号Q1がHIGHレベルにあり、このモニタ
ー信号Q1が入力される各スイッチング部S1,S2が
ON状態にあって、超音波モータ5の圧電素子6に2相
の駆動電圧を印加する。
【0017】また、前記モータ駆動信号Aの周波数が基
準値よりも低下すると、モニター信号Q1がLOWレベ
ルとなり、その電圧低下によって各スイッチング部S
1,S2がOFF状態になり、各トランス3,4への通
電が遮断される。したがって、前記周波数と一次側コイ
ル3a,4aの電流値が反比例の関係にあるが、前記電
流値の増大が生じることがなく、過電流でトランス3,
4を破損することがない。
【0018】図3は、本発明の請求項1に基づく超音波
モータ駆動装置の他の実施例を説明する図である。な
お、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して
説明を省略する。
【0019】この実施例における超音波モータ駆動装置
は、移相回路2と各一次コイル3a,4aの一端との間
に設けたスイッチング部S1,S2に対して、同じくゲ
ート電圧の低下でOFF状態となるスイッチング部S
3,S4を直列に設け且つこれらを接地させ、さらに、
各一次側コイル3a,4aの他端と図外の電源との間
に、ゲート電圧の上昇でOFF状態となるスイッチング
部S5,S6が設けてある。
【0020】そして、各一次側コイル3a,4aの一端
側において、カウンタ10のモニター信号Q1を接地側
のスイッチング部S3,S4に入力し、各一次側コイル
3a,4aの他端側において、前記モニター信号Q1と
逆位相のモニター信号Q2を各スイッチング部S5,S
6に入力する。
【0021】上記の超音波モータ駆動装置は、発振回路
1から出力されたモータ駆動信号Aの周波数が基準値よ
り低下すると、一方のモニター信号Q1がLOWレベル
になり、その電圧低下によって各一次側コイル3a,4
aの一端側のスイッチング部S3,S4がOFF状態と
なり、これと同時に、逆位相の他方のモニター信号Q2
がHIGHレベルとなり、その電圧上昇によって各一次
側コイル3a,4aの他端側のスイッチング部がOFF
状態となり、各トランス3,4への通電を遮断する。
【0022】図4は、本発明の請求項2に基づく超音波
モータ駆動装置の一実施例を説明する図である。
【0023】この実施例の超音波モータ駆動装置は、図
1に示す実施例の装置と同様の構成を有するほかに、圧
電素子6の歪みにより生じる電圧の信号をパルス信号A
pに変換する変換回路15を備えている。
【0024】前記変換回路15は、抵抗R4およびダイ
オードD3を直列に接続すると共に、両者の間におい
て、接地された抵抗R5を設け、さらに出力側に、各々
接地されたツェナーダイオードZDおよび抵抗R6を設
けた構成になっており、圧電素子6からの正弦波の電圧
信号を矩形波のパルス信号Apに変換する。
【0025】ここで、前記パルス信号Apは、発振回路
1のモータ駆動信号に基づいてたわみ振動する圧電素子
6から得たものであるから、前記モータ駆動信号に対応
する周波数である。そこで、前記パルス信号Apの周波
数が基準値以上にあるか否かをモニター回路9で検知す
ることにより、モータ駆動信号の周波数が基準値より低
下したときに、これに伴う前記パルス信号Apの周波数
低下を検知して、モニター信号Q1で各スイッチング部
S1,S2をOFF状態にし、トランス3,4への通電
を遮断する。
【0026】図5は、本発明の請求項2に基づく超音波
モータ駆動装置の他の実施例を説明する図である。
【0027】この実施例の超音波モータ駆動装置は、図
3に示す実施例の装置と同様の構成を有するほかに、圧
電素子6の歪みにより生じる電圧の信号をパルス信号A
pに変換する変換回路15を備えている。なお、変換回
路15は、先の実施例(図4)で説明したものと同一で
ある。
【0028】上記超音波モータ駆動装置は、発振回路1
から出力されたモータ駆動信号の周波数が基準値よりも
低下したとき、これに伴う前記パルス信号Apの周波数
低下により、一次側コイル3a,4aの両端側における
スイッチング部S3〜S6をOFF状態にし、トランス
3,4への通電を遮断する。
【0029】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の超音
波モータ駆動装置によれば、発振回路から出力されるモ
ータ駆動信号の周波数の低下が生じた際、これに反比例
して増大する電流がトランスに流れるのを阻止すること
ができ、トランスおよびその周辺回路の過電流による破
損を確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に基づく超音波モータ駆動装
置の一実施例を示す回路図である。
【図2】モータ駆動信号とモニター信号の関係を示すタ
イムチャートである。
【図3】本発明の請求項1に基づく超音波モータ駆動装
置の他の実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の請求項2に基づく超音波モータ駆動装
置の一実施例を示す回路図である。
【図5】本発明の請求項2に基づく超音波モータ駆動装
置の他の実施例を示す回路図である。
【符号の説明】 1 発振回路 2 移相回路 3,4 トランス 5 超音波モータ 6 圧電素子 9 モニター回路 15 変換回路 S1〜S6 スイッチング部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市 川 聡 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 関 口 悟 神奈川県横浜市戸塚区東俣野町1760番地 自動車電機工業株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭64−47281(JP,A) 特開 昭63−140678(JP,A) 特開 昭63−1379(JP,A) 特開 昭53−8716(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02N 2/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータ駆動信号を発生させる発振回路
    と、前記モータ駆動信号を入力して位相の異なる駆動信
    号電圧を発生させる移相回路と、各駆動信号電圧を増幅
    させるトランスを備え、超音波モータの圧電素子に駆動
    電圧を印加する超音波モータ駆動装置において、前記発
    振回路から出力されたモータ駆動信号の周波数が基準値
    以上であるか否かを検知してモニター信号を出力するモ
    ニター回路と、このモニター回路で前記周波数が基準値
    よりも低下したことを検知したときにそのモニター信号
    によりOFF状態となるトランス駆動用のスイッチング
    部を備えたことを特徴とする超音波モータ駆動装置。
  2. 【請求項2】 モータ駆動信号を発生させる発振回路
    と、前記モータ駆動信号を入力して位相の異なる駆動信
    号電圧を発生させる移相回路と、各駆動信号電圧を増幅
    させるトランスを備え、超音波モータの圧電素子に駆動
    電圧を印加する超音波モータ駆動装置において、前記圧
    電素子の歪みで生じた電圧の信号をパルス信号に変換す
    る変換回路と、前記パルス信号の周波数が基準値以上で
    あるか否かを検知してモニター信号を出力するモニター
    回路と、このモニター回路で前記周波数が基準値よりも
    低下したことを検知したときにそのモニター信号により
    OFF状態となるトランス駆動用のスイッチング部を備
    えたことを特徴とする超音波モータ駆動装置。
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