JP7328056B2 - 振動型駆動装置、振動型アクチュエータ、および電子機器 - Google Patents
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Description
電気-機械エネルギー変換素子と弾性体を備え接触体と接する直列に接続された複数の振動体により構成される振動体群と、
センタータップ端子を有するトランス、
を有し、
前記振動体群の一端電極は前記トランスの第1の端子と接続され、
前記振動体群の他端電極は前記トランスの第2の端子と接続され、
前記振動体群の振動体同士が接続されている電極は前記センタータップ端子にインピーダンス素子を介して接続され、
前記振動体群は共振周波数に差があることを特徴とする。
上記課題を解決する別の振動型駆動装置は、
電気-機械エネルギー変換素子と弾性体を備え接触体と接する直列に接続された複数の振動体により構成される振動体群と、
センタータップ端子を有するトランス、
を有し、
前記振動体群の一端電極は前記トランスの第1の端子と接続され、
前記振動体群の他端電極は前記トランスの第2の端子と接続され、
前記振動体群の振動体同士が接続されている電極は前記センタータップ端子にインピーダンス素子を介して接続され、
前記トランスの2次側コイルと振動体の静電容量とによるLC共振周波数frを下記式1の範囲となるよう構成されている振動型駆動装置。
(式1)0.7×fdmin≦fr≦1.2×fdmax
但し、前記電気-機械エネルギー変換素子に印加される電圧の駆動周波数fdの帯域の下限がfdminであり、上限がfdmaxである。
(振動型駆動装置の全体構成)
図4は、本発明の実施形態に係る振動型駆動装置20の概略構成を示すブロック図である。振動型駆動装置20は、振動型モータ23、制御装置21及び位置センサ24を有する。制御装置21は、制御部110と駆動回路120を有する。制御部110は、指令部111、制御演算部112、相対位置検出部113を有する。駆動回路120は、パルス信号発生回路104と共振回路105を有する。振動型モータ23は、第1の振動体1、第2の振動体1’、接触体2を有する。
図1は、本発明の実施形態に係る駆動回路120を示す図である。
図11は2つの圧電素子に印加される電圧と機械腕電流の周波数特性のシミュレーション結果を示すものであり、従来の並列接続方式と本発明の駆動回路を比較したものである。横軸は周波数(80~100kHz)、縦軸は電圧(0~250V)又は機械腕電流(0~150mA)を示す。図11(a)は、従来の並列接続方式(図9(a))におけるトランス出力電圧の周波数特性を示すものである。第1、第2の圧電素子に印加される電圧Vo1とVo2は同じ電圧であり、振動体の共振周波数である87~88kHz付近で電圧が最も落ち込むように変化する。尚、駆動周波数は89~95kHzの間で操作される。図11(b)は、従来の並列接続方式における機械腕電流の周波数特性を示すものである。ここで、2つの振動体の共振周波数fmは87kHzと88kHzであり、1kHzの周波数差を有する。第1の振動体の共振周波数は1kHz高いので、機械腕電流Im1もそれに応じてピーク周波数が高くなっている。一方で、第2の振動体の共振周波数は87kHzであり、機械腕電流Im2は低域側でピークを生じる。このように、機械腕電流のピークがふた山に分かれてしまうことで2つの圧電素子に励起される振動が揃わず、振動体と接触体との摩擦接触面で滑りが生じてしまう。滑りによって本来のモータ性能を引き出すことができず、摺動損失による電力増加や速度低下を招いてしまう。
本発明の振動型モータの駆動装置として、その他のトランス回路の構成例を示す。
2 接触体
20 振動型駆動装置
21 制御装置
23 振動型モータ
24 位置センサ
110 制御部
120 駆動回路
104 パルス信号発生回路
105 共振回路
103 圧電素子
106 圧電素子の静電容量Cd
107 自己インダクタンスLmの等価コイル
108 静電容量Cmの等価コンデンサ
109 抵抗値Rmの等価抵抗
Claims (12)
- 電気-機械エネルギー変換素子と弾性体を備え接触体と接する直列に接続された複数の振動体により構成される振動体群と、
センタータップ端子を有するトランス、
を有し、
前記振動体群の一端電極は前記トランスの第1の端子と接続され、
前記振動体群の他端電極は前記トランスの第2の端子と接続され、
前記振動体群の振動体同士が接続されている電極は前記センタータップ端子にインピーダンス素子を介して接続され、
前記振動体群は共振周波数に差があることを特徴とする振動型駆動装置。 - 前記振動型駆動装置が駆動する際に、前記センタータップ端子と前記振動体群の振動体同士が接続されている電極との間で流れる電流は、
前記振動体群における前記一端電極から前記他端電極を流れる電流よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の振動型駆動装置。 - 電気-機械エネルギー変換素子と弾性体を備え接触体と接する直列に接続された複数の振動体により構成される振動体群と、
センタータップ端子を有するトランス、
を有し、
前記振動体群の一端電極は前記トランスの第1の端子と接続され、
前記振動体群の他端電極は前記トランスの第2の端子と接続され、
前記振動体群の振動体同士が接続されている電極は前記センタータップ端子にインピーダンス素子を介して接続され、
前記トランスの2次側コイルと振動体の静電容量とによるLC共振周波数frを下記式1の範囲となるよう構成されている振動型駆動装置。
(式1)0.7×fdmin≦fr≦1.2×fdmax
但し、前記電気-機械エネルギー変換素子に印加される電圧の駆動周波数fdの帯域の下限がfdminであり、上限がfdmaxである。 - 前記インピーダンス素子は抵抗素子である請求項1乃至3のいずれか1項記載の振動型駆動装置。
- 1kΩ以上1MΩ以下の抵抗素子である請求項4記載の振動型駆動装置。
- 前記振動体同士が接続されている電極がグランド電位にあることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の振動型駆動装置。
- 前記一端電極または前記他端電極がグランド電位にあることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の振動型駆動装置。
- 3つ以上の前記振動体によって前記振動体群が構成され、前記トランスは複数の前記センタータップ端子を有し、
前記振動体群の振動体同士が接続されている電極は前記複数のセンタータップ端子のそれぞれにインピーダンス素子を介して接続されている請求項1乃至7のいずれか1項記載の振動型駆動装置。 - nを2以上の自然数とし、前記振動体群をnセット有し、
1つ又は複数のセンタータップ端子を有するトランスをn個有し、
n番目の振動体群の一端電極はn番目のトランスの第1の端子と接続され、
前記n番目の振動体群の他端電極はn番目のトランスの第2の端子と接続され、
前記n番目の振動体群の振動体同士が接続されている電極はn番目のトランスのセンタータップ端子に接続され、前記n個のトランスの1次側コイル同士が直列に接続されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の振動型駆動装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項記載の振動型駆動装置と、
前記振動体群に接する共通の接触体とを有する振動型アクチュエータ。 - レンズと、前記接触体を駆動することで前記レンズを保持するレンズ保持部材を駆動する請求項10に記載の振動型アクチュエータと、前記レンズあるいは前記レンズ保持部材の位置を検出する位置センサと、を備えた交換用レンズ。
- 部材と、
前記部材を駆動する請求項10に記載の振動型アクチュエータを備えた電子機器。
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JP2011109882A (ja) | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Canon Inc | 振動型アクチュエータの駆動回路 |
JP2015233399A (ja) | 2014-05-14 | 2015-12-24 | キヤノン株式会社 | 振動型駆動装置、振動型駆動装置を備える交換用レンズ、撮像装置、及び振動型駆動装置の調整方法 |
JP2018067980A (ja) | 2016-10-17 | 2018-04-26 | キヤノン株式会社 | 駆動回路、これを有する振動型アクチュエータ及び装置 |
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