JPH01214273A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH01214273A JPH01214273A JP63039966A JP3996688A JPH01214273A JP H01214273 A JPH01214273 A JP H01214273A JP 63039966 A JP63039966 A JP 63039966A JP 3996688 A JP3996688 A JP 3996688A JP H01214273 A JPH01214273 A JP H01214273A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- vibration
- driving
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- ultrasonic motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は超音波振動を利用した超音波モータに関するも
のである。
のである。
従来の技術
上述した超音波モータは小型、且つ低速、高トルクの性
質を持つモータとして多（の利用分野への応用が期待さ
れている。このような超音波モータは機械共撮を用いて
おり、安定に駆動するためには駆動周波数を常に最適に
保つ必要がある。しかしモータの発熱による温度上昇や
、負荷の変動に伴って最適周波数は変化する。
質を持つモータとして多（の利用分野への応用が期待さ
れている。このような超音波モータは機械共撮を用いて
おり、安定に駆動するためには駆動周波数を常に最適に
保つ必要がある。しかしモータの発熱による温度上昇や
、負荷の変動に伴って最適周波数は変化する。
最適周波数でモータを駆動するためには電流、電圧の位
相差を検出し共振点を追尾する方法、あるいは特開昭５
９−２０４４７７号公報に示されているように機械振動
を駆動用圧電体のうちの駆動電圧が印加されていないも
のを使用して直接検出する方法などが取られてきた。
相差を検出し共振点を追尾する方法、あるいは特開昭５
９−２０４４７７号公報に示されているように機械振動
を駆動用圧電体のうちの駆動電圧が印加されていないも
のを使用して直接検出する方法などが取られてきた。
発明が解決しようとする課題
しかし、前記電流、電圧の位相差を検出する方法は測定
がしに＜（、特にモータの特性として高トルクの出力で
用いた場合には、位相差の検出誤差が大きくなり検出し
にくい欠点がある。
がしに＜（、特にモータの特性として高トルクの出力で
用いた場合には、位相差の検出誤差が大きくなり検出し
にくい欠点がある。
一方、後記の機械振動の振巾を駆動用圧電体からなる検
出素子によって検出する駆動周波数の追尾方法は、モー
タの使用状態により駆動電圧の誘導を受け（一般には数
十ボルト以上の高電圧）やすく、正しい信号を検出する
ことは難しいという欠点があった。
出素子によって検出する駆動周波数の追尾方法は、モー
タの使用状態により駆動電圧の誘導を受け（一般には数
十ボルト以上の高電圧）やすく、正しい信号を検出する
ことは難しいという欠点があった。
本発明はこのような課題を解決するもので、駆動状態を
正確に検出することができる超音波モータを提供するも
のである。
正確に検出することができる超音波モータを提供するも
のである。
課題を解決するための手段
このような従来の課題を解決するために、本発明は検出
用の圧電体を超音波モータの駆動用ステータの圧電体上
、且つ駆動用電極を配置していない場所に、駆動用の圧
電体に対して誘電率と圧電定数のうち少なくとも一方の
異なる振動振巾並びに振動の位相を検出する検出用の圧
電体を設けたものである。具体的には駆動用の圧電体よ
り圧電定数、及び誘電率の小さな検出用圧電体を設ける
ものである。
用の圧電体を超音波モータの駆動用ステータの圧電体上
、且つ駆動用電極を配置していない場所に、駆動用の圧
電体に対して誘電率と圧電定数のうち少なくとも一方の
異なる振動振巾並びに振動の位相を検出する検出用の圧
電体を設けたものである。具体的には駆動用の圧電体よ
り圧電定数、及び誘電率の小さな検出用圧電体を設ける
ものである。
作用
本発明は駆動用の圧電体以外に、検出用の圧電体を用い
て、振動検出を行い超音波モータの駆動周波数を最適に
保つものである。
て、振動検出を行い超音波モータの駆動周波数を最適に
保つものである。
本発明により駆動電圧信号に対して誘導をうけない検出
信号を得ることが可能となった。さらに駆動用の圧電体
と異なる圧電体を検出用として用いる事によりＳ／Ｎ比
のよい信号を得ることができる。
信号を得ることが可能となった。さらに駆動用の圧電体
と異なる圧電体を検出用として用いる事によりＳ／Ｎ比
のよい信号を得ることができる。
さらに、超音波モータの駆動電圧が高いため振動も大き
く、検出素子に現れる電圧が高すぎるので、検出素子の
内部インピーダンスを下げるために圧電体として圧電定
数、及び誘電率を下げた材料を用いることにより、適正
な検出信号を得るこ七ができる。
く、検出素子に現れる電圧が高すぎるので、検出素子の
内部インピーダンスを下げるために圧電体として圧電定
数、及び誘電率を下げた材料を用いることにより、適正
な検出信号を得るこ七ができる。
実施例
以下、本発明の一実施例の超音波モータを図面にもとづ
いて説明する。
いて説明する。
第１図はリング状の超音波モータを示し、図において１
は弾性体のステータ振動基体である。このステータは振
動基体１の一端にはモータの駆動用圧電体２を配設して
おり、他端にはロータ３を当接させている。このステー
タ振動基体１と当接するロータ３の部分にはライニング
材（図示せず）を設けている。第２図は駆動用圧電体を
示すもので、この駆動用圧電体２には進行波を発生する
ようにサイン波発生用の電極部２１とコサイン波発生用
の電極部２２を配設しており、さらに、これらの電極部
２１．２２の設けていない部分に振動検出部４を設けて
いる。これらの電極部２１゜２２、振動検出部４はステ
ータ振動基体１と当接していない面に設けている。前記
振動検出部４は振動検出用圧電体４ａと電極４ｂとから
形成されている。そして、前記振動検出部４の下の駆動
用圧電体２はポーリングの処理を行ってなくアース電位
（グランド）に取っである。（特にその必要性は無いけ
れども第１図の実施例では誘導ノイズがより少なくなる
。グランドに取るか取らないかは回路の都合で決まる。
は弾性体のステータ振動基体である。このステータは振
動基体１の一端にはモータの駆動用圧電体２を配設して
おり、他端にはロータ３を当接させている。このステー
タ振動基体１と当接するロータ３の部分にはライニング
材（図示せず）を設けている。第２図は駆動用圧電体を
示すもので、この駆動用圧電体２には進行波を発生する
ようにサイン波発生用の電極部２１とコサイン波発生用
の電極部２２を配設しており、さらに、これらの電極部
２１．２２の設けていない部分に振動検出部４を設けて
いる。これらの電極部２１゜２２、振動検出部４はステ
ータ振動基体１と当接していない面に設けている。前記
振動検出部４は振動検出用圧電体４ａと電極４ｂとから
形成されている。そして、前記振動検出部４の下の駆動
用圧電体２はポーリングの処理を行ってなくアース電位
（グランド）に取っである。（特にその必要性は無いけ
れども第１図の実施例では誘導ノイズがより少なくなる
。グランドに取るか取らないかは回路の都合で決まる。
一般にグランド点の上にセンサー電極を設けるほうがよ
り自由度が大きい）第３図は超音波モータの駆動回路の
ブロック図で、振動検出用圧電体４ａから検出した信号
を位相検出回路５に入力して位相検出し、この出力を周
波数自動追尾回路６に入力して周波数を追尾する。この
周波数自動追尾回路６の出力にもとづいて可変周波数発
振回路７で駆動用信号を発振させ、信号処理回路８で片
方の信号の位相を９０”位相させる。これらの信号にも
とづいて出力回路９で駆動用圧電体２に電圧を印加して
超音波モータを駆動するようにしている。
り自由度が大きい）第３図は超音波モータの駆動回路の
ブロック図で、振動検出用圧電体４ａから検出した信号
を位相検出回路５に入力して位相検出し、この出力を周
波数自動追尾回路６に入力して周波数を追尾する。この
周波数自動追尾回路６の出力にもとづいて可変周波数発
振回路７で駆動用信号を発振させ、信号処理回路８で片
方の信号の位相を９０”位相させる。これらの信号にも
とづいて出力回路９で駆動用圧電体２に電圧を印加して
超音波モータを駆動するようにしている。
本実施例においては、駆動用圧電体として表１に示すＰ
ＣＭ−８８を用い、検出用圧電体としてＰＣＭ−５を用
いた。
ＣＭ−８８を用い、検出用圧電体としてＰＣＭ−５を用
いた。
第１表
表において、比誘電率は、応力のない状態で圧電体の電
極間に電界Ｅを加え、その時に生じる電束密度をＤとし
たときＤ／Ｅ＝εＴで定義される誘電率εＴを、真空中
の誘電率εＯで割ったもの、結合定数は与えられた電気
又は機械エネルギーに対し変換された機械又は電気エネ
ルギーの比の平方根の値を示す。
極間に電界Ｅを加え、その時に生じる電束密度をＤとし
たときＤ／Ｅ＝εＴで定義される誘電率εＴを、真空中
の誘電率εＯで割ったもの、結合定数は与えられた電気
又は機械エネルギーに対し変換された機械又は電気エネ
ルギーの比の平方根の値を示す。
このように検出用圧電体４ａを駆動用圧電体２上に設け
ているため、振動を確実に検出できるとおもに、駆動電
圧信号に対して誘導をうけない検出信号を得ることがで
きる。そして、検出用圧電体４ａとして圧電定数が駆動
用圧電体２と異なるものを用いているため、Ｓ／Ｎ比の
よい信号を得ることができる。
ているため、振動を確実に検出できるとおもに、駆動電
圧信号に対して誘導をうけない検出信号を得ることがで
きる。そして、検出用圧電体４ａとして圧電定数が駆動
用圧電体２と異なるものを用いているため、Ｓ／Ｎ比の
よい信号を得ることができる。
なお、検出用圧電体としてｔ、ｉ Ｎｂｏ３の単結晶
を用いた圧電体く比誘電率３０）のものを用いると、結
合係数を低下させることなく検出用圧電体の内部インピ
ーダンスを低下させることができ、適正なレベルの検出
信号を得ることができる。
を用いた圧電体く比誘電率３０）のものを用いると、結
合係数を低下させることなく検出用圧電体の内部インピ
ーダンスを低下させることができ、適正なレベルの検出
信号を得ることができる。
発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明は、振動検出用の
圧電体を駆動用の圧電体の上に設けることによって、完
全に駆動と検出と２つに分離することが可能となり信号
処理が容易となる。さらに駆動用の電極以外の場所に設
置できるために位相を設定する事ができ、そのふんもコ
ントロール回路への負担が軽くなった。さらに、検出用
圧電体として駆動用圧電体と特性が異なるものを用いる
ため、検出用信号を正確に得ることができ、その上、誘
電率、圧電係数の小さなものを検出用圧電体に用いるこ
とにより、適正なレベルの検出信号を得ることができる
。そのため、駆動制御をさらに正確に行うことができる
。
圧電体を駆動用の圧電体の上に設けることによって、完
全に駆動と検出と２つに分離することが可能となり信号
処理が容易となる。さらに駆動用の電極以外の場所に設
置できるために位相を設定する事ができ、そのふんもコ
ントロール回路への負担が軽くなった。さらに、検出用
圧電体として駆動用圧電体と特性が異なるものを用いる
ため、検出用信号を正確に得ることができ、その上、誘
電率、圧電係数の小さなものを検出用圧電体に用いるこ
とにより、適正なレベルの検出信号を得ることができる
。そのため、駆動制御をさらに正確に行うことができる
。
第１図は超音波モータのステータ構成図、第２図は本発
明の要部圧電体を示す図、第３図は同超音波モータの駆
動回路のブロック図である。 １・・・・・・ステータ振動基体、２・・・・・・駆動
用圧電体、３・・・・・・ロータ、４・・・・・・振動
検出部、４ａ・・・・・・検出用圧電体、４ｂ・・・・
・・電極、２１・・・・・・サイン波発生電極部、２２
・・・・・・コサイン波発生電極部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第２ Ｕ；
４ ｔ、−坂動験出部第３図
明の要部圧電体を示す図、第３図は同超音波モータの駆
動回路のブロック図である。 １・・・・・・ステータ振動基体、２・・・・・・駆動
用圧電体、３・・・・・・ロータ、４・・・・・・振動
検出部、４ａ・・・・・・検出用圧電体、４ｂ・・・・
・・電極、２１・・・・・・サイン波発生電極部、２２
・・・・・・コサイン波発生電極部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第２ Ｕ；
４ ｔ、−坂動験出部第３図
Claims (2)
- （１）進行波を用いて駆動する超音波モータに於いて、
駆動源となるステータ表面に接着した圧電体上で且つ駆
動用電極を配置していない場所に、前記駆動用の圧電体
に対して誘電率と圧電定数のうち少なくとも一方の異な
る振動振巾並びに振動の位相を検出する検出用の圧電体
を設けた超音波モータ。 - （２）振動検出用の圧電体として駆動用の圧電体より圧
電定数、及び誘電率が小さいものを用いた特許請求の範
囲第一項に記載した超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039966A JP2600760B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039966A JP2600760B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214273A true JPH01214273A (ja) | 1989-08-28 |
| JP2600760B2 JP2600760B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=12567696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039966A Expired - Fee Related JP2600760B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600760B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2775396A1 (fr) * | 1998-02-24 | 1999-08-27 | Thomson Csf | Moteur piezoelectrique |
| WO2013002298A1 (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, oscillatory wave motor, and optical apparatus |
| JP2014128114A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Canon Inc | 圧電素子、振動波モーター用ステーター |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP63039966A patent/JP2600760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2775396A1 (fr) * | 1998-02-24 | 1999-08-27 | Thomson Csf | Moteur piezoelectrique |
| WO2013002298A1 (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, oscillatory wave motor, and optical apparatus |
| JP2013034366A (ja) * | 2011-06-27 | 2013-02-14 | Canon Inc | 圧電素子、振動波モーター用ステーター、振動波モーター、駆動制御システム、光学機器および振動波モーター用ステーターの製造方法 |
| US9509235B2 (en) | 2011-06-27 | 2016-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, oscillatory wave motor, and optical apparatus |
| EP3188266A1 (en) * | 2011-06-27 | 2017-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, oscillatory wave motor, and optical apparatus |
| JP2014128114A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Canon Inc | 圧電素子、振動波モーター用ステーター |
| CN104885244A (zh) * | 2012-12-26 | 2015-09-02 | 佳能株式会社 | 压电元件、用于振荡波马达的定子、振荡波马达、驱动控制系统、光学装置和制造用于振荡波马达的定子的方法 |
| US9893269B2 (en) | 2012-12-26 | 2018-02-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, stator for oscillatory wave motor, oscillatory wave motor, driving control system, optical apparatus, and method for making stator for oscillatory wave motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2600760B2 (ja) | 1997-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |