JPH03112379A - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電歪素子、磁歪素子等の電気−機械変換素子
を用い進行振動波を発生させ、ロータを駆動する超音波
モータの駆動装置に関するものである。

従来の技術 超音波モータの駆動装置は、温度等の環境の変化により
駆動条件が変化しても、駆動電圧の周波数が常にステー
タの機械系共振周波数によって定まる周波数を追尾し、
駆動効率の低下を防止し、安定な回転状態を維持する機
能が必要である。

従来では第２図に示す如く、特開昭６１−８５６８４号
公報に述べられているように、超音波モータの駆動状態
を検出するモニター用電極１３を配すると共に該モニタ
ー電極１３の出力信号と駆動用電圧との位相差を検出す
る比較回路４と、該比較回路出力に基づいて該駆動用電
圧の周波数を決定する周波数可変発振器６（以下ＶＣＯ
と記す）を備えている駆動回路が提案されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記モニター電極１３の出力信号の周波
数変化に対する位相の変化量の関係を見ると第３図に示
すように実駆動点における周波数の変化に対する位相の
変化量が非常に少ないことがわかる。従ってこの少ない
位相変化に対応してモータの振動状態を検知し、駆動周
波数を決定することは困難であると言う問題が有った。

さらに該モニター電極より出力信号として取り出す為の
リード線が必要であった。

課題を解決するための手段 そこで本発明は、超音波モータの駆動装置に関し、モー
タの相電流を検出する手段として検出用抵抗、検出した
波形から駆動周波数の基本周波数のみを分離するための
バンドパスフィルターおよび駆動電圧と上記相電流の位
相を検出し、位相差を一定に保つ７００回路より構成す
るものである。

作用 第４図に、本発明に係るモータの相電流の周波数変化に
対する位相の変化量の関係を示す。図示のように実駆動
点の周波数変化に対する位相の変化量の割合が、該セン
サー電極のそれと比して大きいことが解る。この位相の
変化量を検出してモータの駆動状態を容易に検出するこ
とができる。

本発明は、上記超音波モータを構成する圧電体に流れる
相電流を検出しモータの駆動状態を検出することにより
、温度等周囲環境が変化したり自己発熱による温度変化
や経年変化によって機械系共振周波数が変化しても駆動
効率の低下を防止して、安定した回転状態を実現する機
能を有するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例に基づき超音波モータの駆動装
置について説明する。第１図（ａ）は本発明に係わる超
音波モータの駆動装置の一実施例を示す回路図である。

図において、１は超音波モータを構成するステータ、１
−１．１−２はそれぞれ９０°位相の異なる駆動電圧を
印加するステータ電極、■−３はアース電極、１０．１
１は昇圧トランス、８，９はアンプである。１２は電流
を検出するための検出抵抗、２はアクティブバンドパス
フィルターで抵抗２−１．１−４．１−５、コンデンサ
ー２−２．２−３にて構成され、３は該フィルターの出
力電圧を整形してロジックレベルのパルス変換するコン
パレータである。４はその一方の入力端を前記コンパレ
ータ３の出力と接続するとともに他の入力端をアンプ９
０入力端に接続するフェイズコンパレータ（以下ＰＣと
記す、位相比較器）で、入力信号の位相差に応じて出力
電圧を発生ずる。５はローパスフィルター（以下ＬＰＦ
と記す）でＰＣ４の出力電圧を平滑する。

６は入力電圧に応じた周波数で発振するＶＣＯで、該入
力にはＬＰＦの出力が接続される。７はｖＣＯの電圧の
位相を９０”シフトし、それぞれ９０°位相の異なる２
相の電圧を得るための９０”移相器である。

９０”移相器７で発生した２相の電圧はアンプ８．９、
昇圧トランス１０．１１を介して、ステータ電極１−１
．１−２に印加される。

以下、第１図に基づき本発明の一実施例の動作を説明す
る。

超音波モータの駆動周波数は、ステータ電極１−１．１
−２に流れる相電流と圧電体７に印加される電圧の位相
差によって決定される。しかしこの相電流に係わる駆動
電圧はロジックレベルの矩形波を直接昇圧されたのみで
ステータ電極１−１゜１−２に印加されるため、そこに
流れる相電流は、第１図（ｂ）に示すように、多くの周
波数成分を含んでおり、とてもその位相を検出できるも
のではなく、駆動周波数の基本波成分のみを分離し、ｓ
ｉｎ波形に整形する必要がある。そこで相電流を検出抵
抗１２により検出し、アクティブバンドパスフィルター
２にて、駆動周波数の基本波成分のみを分離する。（そ
の波形を第１図（Ｃ）に示す）以下、このようにして検
出された電流波形をコンパレータ３によってロジックレ
ベルのパルスに変換され、ＰＣ４によって駆動電圧と該
電流波形と位相比較され、その位相差を所定の位相差に
なるようＶＣＯの発振周波数が決定される。

発明の効果 以上のように本発明は、矩形波駆動された超音波モータ
に流れる相電流をアクティブなバンドパスフィルターを
通し、その基本波成分のみを分離し、前記駆動電圧との
位相差を検出することによって、振動状態を知ることが
できるようになり、環境の変化に対応して安定した回転
状態を維持する超音波モータの駆動装置が提供できた。

さらにセンサー電極用の配線が省略でき、経済的にも優
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例における超音波モータの
駆動回路を示すブロック図、同図（ｂ）　、　（ｃ）は
相電流検出波形とアクティブバンドパスフィルターの出
力波形図、第２図は従来例を示す駆動装置のブロック図
、第３図はセンザー電極の周波数の変化に対する位相の
変化量を示す図、第４図は相電流の周波数の変化に対す
る位相の変化量を示す図である。 １・・・・・・ステータ、２・・・・・・アクティブバ
ンドパスフィルター、４・・・・・・位相比較器、６・
・・・・・ＶＣＯ１１２・・・・・・検出用抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気−機械エネルギー変換素子に位相の異なる２相の駆
   動電圧を印加することによってステータに進行振動波を
   発生させ、該進行振動波によってロータを駆動する超音
   波モータにおいて、前記超音波モータの駆動状態を検知
   するための相電流を検出する手段と、該相電流の出力波
   形をフィルターを通して波形整形すると共に、該フィル
   ターの出力信号と駆動電圧との位相差の所定位相差から
   のずれを検出する位相比較器と、該位相比較器の出力に
   応じて駆動電圧の周波数を決定する周波数可変発振器と
   を有し、前記位相差が前記所定の位相差となる駆動電圧
   の周波数を制御する超音波モータの駆動回路。