JP3155575B2

JP3155575B2 - 超音波モータの駆動装置

Info

Publication number: JP3155575B2
Application number: JP25549491A
Authority: JP
Inventors: 康彦北島; 茂樹吉岡; 聡市川; 正之任田; 悟関口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JPH05103487A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの駆動を
高精度に制御する超音波モータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波モータは、構造が簡単であ
ること、小型軽量であること等の理由により、多くの注
目を集めている。

【０００３】超音波モータは、空間的に異なる位相に配
された圧電素子に、それぞれ位相の異なる電圧を印加し
て進行性振動波を発生させ、この振動波によって移動体
を駆動させるものでる。このような超音波モータでは、
効率の良い駆動を行なうために、モータの駆動振幅を一
定に保持することが望まれており、これを達成するため
には、圧電体を駆動する交流電圧の周波数（以下、駆動
周波数という）を超音波モータの共振周波数付近に設定
すれば良い。

【０００４】ところが、超音波モータの共振周波数は、
温度や負荷等の変化に伴なって、刻々と変化するので、
この共振周波数の変化に追従させて駆動周波数を制御し
なければならない。そこで従来より、例えば特開平１−
１４８０７９号公報に記載されているように、超音波モ
ータの出力振幅を監視し、この出力振幅が一定値となる
ように、駆動周波数を制御する方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超音波モータの駆動装置では、駆動周波数を
制御する際のステップ幅が一定であるので、例えばステ
ップ幅を小さく設定すると、共振周波数と駆動周波数と
が大きく離れている際には周波数が安定するまでに長時
間を要してしまい、速応性が低下する。また、例えば超
音波モータに高負荷が加えられていると、該超音波モー
タの共振周波数が下がるため、上限から周波数を変化さ
せた場合には安定するまでに、更に長い時間を要してし
まう。

【０００６】一方、ステップ幅を大きく設定すると、速
応性は向上するが、細かい制御ができなくなってしま
い、今度は安定性が低下してしまうという不具合があっ
た。

【０００７】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、速
応性、安定性がともに良好となるよう駆動周波数即ち、
固定子の振動量を制御することのできる超音波モータの
駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、超音波モータに供給する交流電圧の周波
数を適宜調節して、圧電素子の振動量が最適値となるよ
うに制御する超音波モータの駆動装置において、前記圧
電素子の振動量を監視する振動量監視手段と、前記圧電
素子の振動量が複数の上限振動量よりも大きいか否かを
それぞれ判定する上限判定手段と、前記圧電素子の振動
量が複数の下限振動量よりも小さいか否かをそれぞれ判
定する下限判定手段と、前記上限判定手段にて、前記複
数の上限振動量毎に該上限振動量よりも大きいと判定さ
れた時間をそれぞれ計測する複数の上限時間計測手段
と、前記下限判定手段にて、前記複数の下限振動量毎に
該下限振動量よりも小さいと判定された時間をそれぞれ
計測する複数の下限時間計測手段と、前記上限時間計測
手段、又は前記下限時間計測手段での計測時間が所定時
間を越えたときには、対応する上限振動量または下限振
動量の大きさに応じて、周波数制御の制御幅を３以上の
ステップ幅から選択する制御幅変更手段と、を有するこ
とを要旨とする。

【０００９】

【００１０】更に、超音波モータに供給する交流電圧の
周波数を適宜調節して、圧電素子の振動量が最適値とな
るように制御する超音波モータの駆動装置において、前
記圧電素子の振動量を監視する手段と、前記圧電素子の
振動量が第１の上限値よりも大きいか否かを判定する手
段と、前記圧電素子の振動量が前記第１の上限値より値
の大きい第２の上限値よりも大きいか否かを判定する手
段と、前記圧電素子の振動量が第１の下限値よりも小さ
いか否かを判定する手段と、前記圧電素子の振動量が前
記第１の下限値より値の小さい第２の下限値よりも小さ
いか否かを判定する手段と、前記圧電素子の振動量が第
２の上限値よりも大きいときは大ステップ、第１の上限
値よりも大きく第２の上限値よりも小さいときは小ステ
ップで振動量を減少させるとともに、圧電素子の振動量
が第２の下限値よりも小さいときは大ステップ、第１の
下限値よりも小さく第２の下限値よりも大きいときは小
ステップで振動量を増加させる手段と、を有することを
特徴とする。

【００１１】また、前記第１の上限値、第２の上限値、
第１の下限値、及び、第２の下限値を、前記圧電体の振
動振幅における周波数特性変化に応じて変化させる手段
を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上述の如く構成すれば、振動量監視手段により
超音波モータの固定子の振動量がモニタ電極によって検
出され、電圧信号に変換される。そして、圧電素子の振
動量を示す電圧信号が下限判定手段により、複数の下限
振動量よりも小さいか否かがそれぞれ判定される。複数
の下限振動量のいずれかより振動量が小さければ、該下
限振動量よりも振動量が小さい継続時間が所定時間より
長いときには、該下限振動量に応じたステップで周波数
の制御幅を変更する。

【００１３】一方、圧電素子の振動量を示す電圧信号が
上限判定手段により、複数の上限振動量よりも大きいか
否かがそれぞれ判定される。複数の上限振動量のいずれ
かより振動量が大きければ、該上限振動量よりも振動量
が大きい継続時間が所定時間より長いときには、該上限
振動量に応じたステップで周波数の制御幅を変更する。

【００１４】つまり、現在の振動量が目標値から大きく
離れているときには大ステップで制御され、目標値から
あまり離れていないときには小ステップで制御される。
従って、制御の速応性、安定性がともに向上する。

【００１５】また、振動量の第１、第２の上限、第１、
第２の下限の４つの基準値を決め、振動量が第２の上限
値よりも大きくなったときには大ステップで振動量が減
少され、振動量が第２の下限値よりも小さくなったとき
には大ステップで振動量を増加させる。これによって、
振動量を迅速に目標値に近づけることができるようにな
る。

【００１６】

【実施例】図１は本発明が適用された超音波モータ駆動
装置の第１実施例を示す構成図である。

【００１７】同図において、表面上に圧電素子が配され
た固定子１には、駆動電極１ａ，１ｂと、この電極１
ａ，１ｂに対する共通電極である電極１ｃと、固定子１
の振動量を監視するための圧電素子の電極１ｄ（以下、
モニタ電極という）とが設けられている。

【００１８】また、固定子１に交流電圧を印加するため
に、変成器２，３、及びスイッチング回路５が設けられ
ており、各変成器２，３の一次側端子２ａ，２ｃ，３
ａ，３ｃはスイッチング回路５と接続されている。ま
た、一次側の中央端子２ｂ，３ｂは、ともに直流電源４
のプラス側に接続されている。

【００１９】また、変成器２の二次側端子２ｄは電極１
ａと接続され、変成器３の二次側端子３ｄは電極１ｂと
接続され、他の二次側端子２ｅ，３ｅ、及び電極１ｃは
共通電位とされている。そして、固定子１のモニタ電極
１ｄは、フィードバック回路１０と接続されている。

【００２０】フィードバック回路１０は、モニタ電極１
ｄで検出された固定子１の振動量が、所定の上限値，及
び下限値よりも大きいか否かを判定するものであり、整
流回路１１と、比較器１２，１３と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３，及び直流電源１４から構成されている。

【００２１】整流回路１１は、供給される振動量を示す
交流電圧信号を直流電圧Ｖ_Rに変換するものであり、こ
の出力は２系統に分岐され、比較器１２，１３のマイナ
ス側入力端に供給される。また、直流電源１４と、各抵
抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は直列接続され、抵抗Ｒ１，Ｒ２の
接続点は比較器１２のプラス側入力端子に接続され、抵
抗Ｒ２，Ｒ３の接続点は比較器１３のプラス側入力端子
に接続される。つまり、比較器１２のプラス側端子には
直流電源１４を（Ｒ２＋Ｒ３）とＲ１で分圧した電圧Ｖ
_AH（上限電圧）、比較器１３のプラス側端子には直流電
源１４をＲ３と（Ｒ１＋Ｒ２）で分圧した電圧Ｖ_AL（下
限電圧）が供給される。

【００２２】比較器１２は、電圧Ｒ_Rと上限電圧Ｖ_AHと
を比較するものであり、Ｖ_R＞Ｖ_AHのときはその出力Ｖ
_CHが「Ｌ」となり、Ｖ_AH＞Ｖ_Rのときは出力Ｖ_CHは
「Ｈ」となる。

【００２３】比較器１３は、電圧Ｖ_Rと下限電圧Ｖ_ALと
を比較するものであり、Ｖ_R＞Ｖ_ALのときはその出力Ｖ
_CLが「Ｌ」となり、Ｖ_AL＞Ｖ_RのときはＶ_CLは「Ｈ」と
なる。

【００２４】マイコン９は、当該超音波モータの駆動装
置を総括的に制御するものであり、特に、比較器１２，
１３から与えられる出力信号Ｖ_CH，Ｖ_CLに基づいて周波
数を調節する際のステップ幅を設定し、制御信号を出力
する。また、このマイコン９は、スイッチ１５を介して
直流電源１６から電圧が供給されることで動作する。

【００２５】Ｄ／Ａ変換器８は、マイコン９から出力さ
れた制御信号をアナログ化して電圧制御発振回路７（以
下、ＶＣＯという）へ供給する。

【００２６】ＶＣＯ７は、供給された制御信号に応じた
周波数の交流電圧を発生するものであり、この出力は、
スイッチング回路５の４つの出力電圧を９０°づつ異な
る位相とするための移相回路６に供給されている。

【００２７】次に、本実施例の作用を図２に示すフロー
チャートを参照しながら説明する。

【００２８】超音波モータを駆動させる際には、まず、
マイコン９内において、経過時間を示すパラメータＣ_t
をＣ_t＝０に設定し（ステップＳＴ１）、次いで、上限
周波数を出力させるべく制御信号をＤ／Ａ変換器８に供
給する（ステップＳＴ２）。

【００２９】そして、この制御信号はＤ／Ａ変換器８に
てアナログ化された後、ＶＣＯ７に供給されるので、Ｖ
ＣＯ７の出力電圧の発振周波数が上限周波数となる。そ
の後、移相回路６では位相が９０°づつ異なる４相の上
限周波数電圧をスイッチング回路５に出力し、該スイッ
チング回路５ではこの電圧が供給されると変成器２の１
次側端子２ａ，２ｃ，及び変成器３の１次側端子３ａ，
３ｃをそれぞれ逆位相でスイッチングして接地させる。
これによって、各変成器２，３の２次側には超音波モー
タの駆動に必要な高電圧が発生し、超音波モータに上限
周波数の駆動電圧が印加される。

【００３０】そして、このときの振動量がモニタ電極１
ｄにて検出され、検出された振動量は整流回路１１で直
流電圧信号Ｖ_Rに変換された後、比較器１３において下
限電圧Ｖ_ALと比較されるとともに、比較器１２において
上限電圧Ｖ_AHと比較される。そして、各比較器１２，１
３の出力Ｖ_CH，Ｖ_CLはマイコン９に読込まれる（ステッ
プＳＴ３）。

【００３１】そして、信号Ｖ_CLが「Ｈ」であるか否かが
判定される（ステップＳＴ４）。信号Ｖ_CLは、図３に示
すように、振動量Ｖ_Rが下限電圧Ｖ_ALよりも低いときに
「Ｈ」となり、これが成立する場合（ステップＳＴ４で
ＹＥＳ）にはパラメータＣ_tを１インクリメントする
（ステップＳＴ５）。

【００３２】その後、パラメータＣ_tと所定のカウント
値Ｃ_Lとが比較され（ステップＳＴ６）、Ｃ_t≦Ｃ_Lが
成立する場合には（ステップＳＴ６でＹＥＳ）、小さい
ステップ幅で駆動周波数を１ステップ下げる（ステップ
ＳＴ７）。また、これが成立しない場合には（ステップ
ＳＴ６でＮＯ）、大きいステップ幅で駆動周波数を１ス
テップ下げる（ステップＳＴ８）。

【００３３】つまり、例えばＣ_L＝３とすれば、信号Ｖ
_CL＝Ｈであり、かつ、これが４回以上連続して繰り返さ
れた場合には、現在の振動量が所望する目標振動量から
十分離れていると判定し、大きなステップ幅で周波数を
下げることで、目標振動量への到達時間を短縮している
のである。そして、振動量が上昇し、Ｖ_R＞Ｖ_ALとなっ
た時点で、ステップＳＴ５〜ＳＴ８の動作は停止する。

【００３４】このとき、Ｖ_CL＝Ｈは成立しないので（ス
テップＳＴ４でＮＯ）、信号Ｖ_CHが「Ｌ」であるか否か
が判定される（ステップＳＴ９）。そして、これが成立
しない場合には（ステップＳＴ９でＮＯ）、現在の振動
量は目標振動量内に納まっているので、周波数を変化さ
せる必要はなく、現状が維持される（ステップＳＴ１
０，１１）。

【００３５】また、振動量Ｖ_Rが上限電圧Ｖ_AHよりも大
きくなって場合には、Ｖ_CH＝Ｈは成立せず（ステップＳ
Ｔ９でＹＥＳ）、パラメータＣ_tを１インクリメントす
る（ステップＳＴ１２）。そして、パラメータＣ_tと所
定のカウント値Ｃ_Hとが比較され（ステップＳＴ１
３）、Ｃ_t≦Ｃ_Hが成立する場合には（ステップＳＴ１
３でＹＥＳ）、小さいステップ幅で駆動周波数を１ステ
ップ上げる（ステップＳＴ１４）。また、これが成立し
ない場合には（ステップＳＴ１３でＮＯ）、大きいステ
ップ幅で駆動周波数を１ステップ上げる（ステップＳＴ
１５）。

【００３６】つまり、振動量が目標振動量よりも小さい
ときと同様に、例えばＣ_H＝３とすれば、信号Ｖ_CH＝Ｌ
であり、かつ、これが４回以上繰り返された場合には、
現在の振動量が所望する目標振動量から十分離れている
と判定し、大きなステップ幅で周波数を上げることで、
目標振動量への到達時間を短縮しているのである。

【００３７】また、以上の動作を表でまとめると、図３
に示す如くとなる。

【００３８】次に、実際の制御の過程を図４に示すタイ
ムチャートに従って説明する。同図(a) は駆動開始から
の駆動用周波数ｆ_Dの変化、(b) は整流回路１１の出力
電圧Ｖ_Rの変化、そして、(c) は各比較器１２，１３の
出力Ｖ_CH，Ｖ_CLの変化を示すタイムチャートである。

【００３９】通常、駆動開始時には、超音波モータの駆
動周波数ｆ_Dを上限値に設定し、これを徐々に減少させ
ながら共振周波数へと近づける。いま、図４(a) に示す
ように、駆動開始時ｔ₀において、上限の駆動周波数ｆ
_Dを出力すると、同図(b) に示すように、出力Ｖ_Rは非
常に小さく、下限値Ｖ_ALよりも小さいので、比較器１３
の出力Ｖ_CLは「Ｈ」となる。従って、小ステップで駆動
周波数ｆ_Dが減少し、所定の時間ｔ_L（図３のＣ_Lに対
応する時間）経過後の時刻ｔ_aにおいても出力Ｖ_Rは目
標範囲（Ｖ_AL〜Ｖ_AH）内に到達しないので、マイコン９
は現在の駆動周波数ｆ_Dが共振周波数から大きく離れて
いると判断し、周波数の制御幅を大ステップに切換え
る。

【００４０】これによって、出力Ｖ_Rは急激に大きくな
り、下限値Ｖ_ALに短時間で到達する。そして、時刻ｔ
₁にて出力Ｖ_Rが下限値Ｖ_ALに到達すると、比較器１３
の出力Ｖ_CLが「Ｌ」となるので、制御幅は小ステップに
切換わり、また、出力Ｖ_Rは目標振動量範囲内に存在す
るので駆動周波数ｆ_Dは変化させない。従って、駆動周
波数ｆ_D，出力Ｖ_Rはともにほぼ一定値を保持する。

【００４１】いま、時刻ｔ₂の直前において、当該超音
波モータに大きな負荷が加わった等の理由で共振周波数
が急激に低下し、出力Ｖ_Rが下限値Ｖ_ALよりも十分小さ
くなると、駆動周波数ｆ_Dはまず、小ステップで減少
し、更に時間ｔ_L経過後（時刻ｔ_b）には大ステップで
減少する。これによって、出力Ｖ_Rは短時間で目標振動
量範囲内に復帰する（時刻ｔ₃）。

【００４２】また、時刻ｔ₄の直線に、環境変化等の理
由により共振周波数が急激に上昇し、出力Ｖ_Rが上限値
Ｖ_AHよりも大きくなると、駆動周波数ｆ_Dはまず、小ス
テップで上昇する。そして、時間ｔ_H（図３のＣ_Hに対
応する時間）経過後の時刻ｔ_cにおいても目標振動量の
範囲に到達していないので、制御幅が大ステップとされ
て駆動周波数ｆ_Dが上昇する。従って、時刻ｔ_cからは
急激に出力Ｖ_Rが小さくなり、短時間で目標振動量範囲
に復帰する。

【００４３】更に、時刻ｔ₆の直前において、何らかの
理由により、出力Ｖ_Rが下限値Ｖ_ALよりもやや小さくな
ると、小ステップで駆動周波数ｆ_Dが減少する。そし
て、この場合には、時間ｔ_Lが経過する前に目標振動量
範囲に復帰するので、制御幅は小ステップのまま変化し
ない。

【００４４】このようにして、本実施例では、現在の振
動量が目標振動量から大きく離れているときは制御幅を
大ステップとし、目標振動量からあまり離れていないと
きに制御幅を小ステップとしている。従って、目標振動
量から大きく離れている場合には短時間で目標に達する
ことができ、目標振動量から小さく離れている場合には
きわめて細かい制御ができる。

【００４５】その結果、速応性、安定性がともに良好な
超音波モータの制御が可能となる。

【００４６】なお、本実施例では、２段階の制御幅でス
テップを切換える例について示したが、３段階以上のス
テップで切換えることも可能である。

【００４７】図５は本発明の第２実施例を示す構成図で
あり、図１に示すフィードバック回路１０の内部構成を
示している。図示のように、この例では、４個の比較器
２１〜２４が設けられており、各比較器２１〜２４のマ
イナス側入力端には整流回路の出力Ｖ_Rが供給される。
また、各プラス側端子には、直流電源２５が２個の抵抗
で分圧された電圧が供給される。即ち、比較器２１には
第２の上限値としての基準電圧Ｖ_AHH，比較器２２には
第１の上限値としての基準電圧Ｖ_AH，比較器２３には第
１の下限値としての基準電圧Ｖ_AL，そして比較器２４に
は第２の下限値としての基準電圧Ｖ_ALLが供給される
（Ｖ_AH＜Ｖ_AHH，Ｖ_AL＞Ｖ_ALL) 。

【００４８】そして、比較器２１の出力Ｖ_CHHは、Ｖ_R
＞Ｖ_AHHのとき「Ｌ」となり、反対にＶ_R＜Ｖ_AHHのと
き「Ｈ」となる。同様に、比較器２２の出力Ｖ_CHは、Ｖ
_R＞Ｖ_AHのとき「Ｌ」，Ｖ_R＞Ｖ_AHのとき「Ｈ」，比較
器２３の出力Ｖ_CLは、Ｖ_R＞Ｖ_ALのとき「Ｌ」，Ｖ_R＜
Ｖ_ALのとき「Ｈ」，比較器２４の出力Ｖ_CLLは、Ｖ_R＞
Ｖ_ALLのとき「Ｌ」，Ｖ_R＜Ｖ_ALLのとき「Ｈ」とな
る。なお、比較器２１，２４は図６に示す如くのヒステ
リシス特性を有している。

【００４９】そして、比較器２１の出力Ｖ_CHHが「Ｌ」
のとき大ステップで周波数を上げ、Ｖ_CHHが「Ｌ」かつ
比較器２２の出力Ｖ_CHが「Ｌ」のとき小ステップで周波
数を上げる。また、比較器２４の出力Ｖ_CLLが「Ｈ」の
とき大ステップで周波数を下げ、Ｖ_CLLが「Ｌ」かつ比
較器２３の出力Ｖ_CLが「Ｈ」のとき小ステップで周波数
を下げる。更に、Ｖ_CHが「Ｈ」，Ｖ_CLが「Ｌ」のとき
は、振動量Ｖ_Rは所定の内にあると判断して周波数を変
化させない。

【００５０】こうして、振動量Ｖ_Rを迅速に目標振動量
に近づけることができるようになる。

【００５１】次に、制御ステップの切換えを決定する第
２の上限値Ｖ_AHH，第２の下限値Ｖ_ALLを変化させる動
作について説明する。図７は駆動周波数に対する超音波
モータの圧電体の振動振幅を示しており、振幅特性がピ
ークを示している点の周波数が共通周波数である。そし
て、超音波モータの動作条件や周囲の環境により、共振
周波数は例えば曲線ａ，ｂ，ｃのように変化する。

【００５２】また、超音波モータの駆動は共振周波数よ
り高い周波数側、例えば図７に示す領域Ｓ₁の範囲内を
使用するのが一般的である。この範囲内においては、共
振周波数に近づくほど、単位周波数変化に対する振動振
幅の変化量（以下、振動量変化割合という）が大きいこ
とが理解できる。従って、振動振幅の変化の方向によっ
て制御ステップの切換え基準値，即ち第２の上限値Ｖ
_AHH，第２の下限値Ｖ_AL _Lを変化させるのが良い。

【００５３】いま、振動振幅が増大方向に変化して振動
量Ｖ_RがＶ_AHHを通過する場合を考える。この方向に振
動量が変化するということは、図７に示した特性曲線ａ
が曲線ｂに変化することであり、ａ₁での振動量変化割
合よりｂ₁の振動量変化割合の方が大きい。従って、こ
の場合は小さい周波数制御ステップでも振動量が大きく
変化するので、第２の上限値Ｖ_AHHを大きくした方が良
い。

【００５４】一方、振動振幅が減少方向に変化する場合
には、図７に示した特性曲線ａが曲線ｃに変化すること
であり、この場合は前記した場合とは逆に、振動量の変
化割合が小さくなる。従って、大ステップから小ステッ
プに切換える時の基準値，即ち第２の上限値Ｖ_AHHを小
さくする。なお、第２の下限値Ｖ_ALLについても同様で
ある。

【００５５】図８は実際に第１，２の上限値Ｖ_AH，Ｖ
_AHH第１，第２の下限値Ｖ_AL，Ｖ_ALLを調整可能とした
例を示す構成図である。この例では、各比較器２１〜２
４のプラス側端子とＧＮＤとの間に、マイコン９の制御
下で動作する可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲ４が配設されてい
る。

【００５６】そして、各可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲ４を調節
することで、直流電源２５の分圧比を任意に変更できる
ので、各基準値Ｖ_AHH，Ｖ_AH，Ｖ_AL，Ｖ_ALLを調整する
ことができる。また、これらの調整は、超音波モータが
駆動中において実施可能であるから、モータの経時変化
や温度変化等による圧電体の振動振幅の周波数特性変化
に応じて、最適の基準値を得ることが可能となる。

【００５７】以下、これを具体的に説明する。図９は圧
電体の振動振幅の周波数特性の温度による変化を示して
おり、曲線Ａは室温での特性である。そして、環境温度
が上昇すると、共振先鋭度が小さくなり、曲線Ｂの如く
となる。即ち、温度が上昇すると、モータ駆動に使用す
る周波数範囲においては、単位周波数変化に対する圧電
体の振動振幅が小さくなる。従って、制御ステップ切り
換え基準値を上限側は小さくし、下限側は大きくして室
温の時と同じ様に素早く目標振動量となるようにする。
これは図１のマイコン９の入力ポートに、図示しない温
度センサからの信号を入力し、これに応じて、マイコン
９が指令を出力し、図１０のスイッチを適切にオンオフ
する事で実現できる。また、温度変化以外にも、モータ
の経時変化等でも振動振幅の周波数特性は変化するが、
この際にも有効な方法である。

【００５８】更に、モータの目標振動量基準値に関して
も同様な事がいえる。つまり、温度変化等の理由で共振
先鋭度が小さくなった場合には、振動量変化割合が小さ
くなるので、目標振動量基準値の上下限の幅を小さく
し、モータの回転変動を小さくする事も可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、超音
波モータの固定子における現在の振動量が目標値から大
きく離れているときには大きなステップ幅で制御を行な
い、現在の振動量が目標値からあまり離れていないとき
に小さなステップ幅で制御を行っている。その結果、速
応性、安定性がともに良好な振動量制御が可能になる。
更に、モータの圧電体の振動振幅の単位周波数変化に対
する変化割合が、共振周波数に近づくほど大きくなるこ
とについては、周波数制御ステップ切り換え基準値にヒ
ステリシスを設け、更に、温度変化などによるモータの
圧電体の振動振幅の周波数特性変化が発生しても、それ
に応じて目標振動量基準値と周波数制御ステップ切り換
え基準値を変化させることで、より安定なモータ駆動が
可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本実施例の動作を示すフローチャートである。

【図３】固定子の振動量とステップ幅、及び周波数の増
減の関係を示す表である。

【図４】本実施例の動作を示すタイムチャートである。

【図５】フィードバック回路に第２の上限及び第２の下
限を設定する比較器を配設した例を示す構成図である。

【図６】比較器のヒステリシスを示す特性図である。

【図７】圧電体の振動振幅特性を示す説明図である。

【図８】フィードバック回路の基準値を変更可能とする
例を示す構成図である。

【図９】圧電体の振動振幅の周波数特性が温度変化によ
って変化する例を示す説明図である。

【図１０】可変抵抗回路の例を示す構成図である。

【符号の説明】

１固定子１ｄモニタ電極９マイコン１０フィードバック回路１１整流回路１２比較器１３比較器２１比較器２２比較器２３比較器２４比較器ＶＲ１可変抵抗器ＶＲ２可変抵抗器ＶＲ３可変抵抗器ＶＲ４可変抵抗器

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者任田正之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)参考文献特開平１−148079（ＪＰ，Ａ) 特開平１−283073（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−262072（ＪＰ，Ａ) 特開平３−218277（ＪＰ，Ａ) 特開平４−75479（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波モータに供給する交流電圧の周波
数を適宜調節して、圧電素子の振動量が最適値となるよ
うに制御する超音波モータの駆動装置において、前記圧電素子の振動量を監視する振動量監視手段と、前記圧電素子の振動量が複数の上限振動量よりも大きい
か否かをそれぞれ判定する上限判定手段と、前記圧電素子の振動量が複数の下限振動量よりも小さい
か否かをそれぞれ判定する下限判定手段と、前記上限判定手段にて、前記複数の上限振動量毎に該上
限振動量よりも大きいと判定された時間をそれぞれ計測
する複数の上限時間計測手段と、前記下限判定手段にて、前記複数の下限振動量毎に該下
限振動量よりも小さいと判定された時間をそれぞれ計測
する複数の下限時間計測手段と、前記上限時間計測手段、又は前記下限時間計測手段での
計測時間が所定時間を越えたときには、対応する上限振
動量または下限振動量の大きさに応じて、周波数制御の
制御幅を３以上のステップ幅から選択する制御幅変更手
段と、を有することを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項２】超音波モータに供給する交流電圧の周波
数を適宜調節して、圧電素子の振動量が最適値となるよ
うに制御する超音波モータの駆動装置において、前記圧電素子の振動量を監視する手段と、前記圧電素子の振動量が第１の上限値よりも大きいか否
かを判定する手段と、前記圧電素子の振動量が前記第１の上限値より値の大き
い第２の上限値よりも大きいか否かを判定する手段と、前記圧電素子の振動量が第１の下限値よりも小さいか否
かを判定する手段と、前記圧電素子の振動量が前記第１
の下限値より値の小さい第２の下限値よりも小さいか否
かを判定する手段と、前記圧電素子の振動量が第２の上限値よりも大きいとき
は大ステップ、第１の上限値よりも大きく第２の上限値
よりも小さいときは小ステップで振動量を減少させると
ともに、圧電素子の振動量が第２の下限値よりも小さい
ときは大ステップ、第１の下限値よりも小さく第２の下
限値よりも大きいときは小ステップで振動量を増加させ
る手段と、を有することを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項３】前記第１の上限値、第２の上限値、第１
の下限値、及び、第２の下限値を、前記圧電体の振動振
幅における周波数特性変化に応じて変化させる手段を設
けた請求項２記載の超音波モータの駆動装置。