JPH0322881A - 振動型モーター装置 - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明はＯＡ機器や、カメラのＡＦ機構等に用いられる
超音波モータの低騒音駆動を行うための制御方法及びそ
の制御回路に関するものである。

（従来の技術） 従来、超音波モータによる位置制御、速度制御や加速度
制御等に用いられる制御手段は通常のＤＣモータの制御
手段等と同様に制御理論に基づいて該超音波モータの応
答特性（ステップ応答１周波数応答等）から制御手段の
パラメータ（位相補償要素、比例要素、積分要素、微分
要素他）が決定される同様の機能構成になっている。

しかしながら、具体的は制御方法及びこれを実施する制
御回路は異なり、超音波モータの制御は電気一機械エネ
ルギー変換素子に印加する交流電圧を変調（振幅．周波
数，位相，パルス幅等）することによって行なわれるた
め、変調理論により変調周波数成分及びその整数倍の周
波数成分が印加する該交流電圧の周波数　（ｆ０）の側
波帯（変調周波数の周波数帯域幅をｆ１としたときに、
ｆｏ−ｆ１からｆｏ＋ｆ１の範囲、また場合（よっては
ｆ６−ｍｆ１からｆ　，）　＋　ｍ．　ｆ　１（　ｍ　
ｍ　２　．　　３　．　・・・）の範囲）に現われる。

超音波モータに関する従来技術においては制御ループ内
に１次のローパスフィルタが用いられるのが普通である
が、これのみでは高周波成分の減衰が不十分であり該側
波帯の周波数成分の影響が制御量に現われることによっ
て以下の問題が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明を通用するモーター構戒例を第３図は示１． １はＳ勤体で、金属材料などでできた、振動板ｉ−ｂと
ＰＺＴなどの電気一機械エネルギー変換素子である１−
ａとが接合されて構成さオー：ている．そして、円環状
振動体１の、円環のｎ次面外固有振動数に等しい交流電
気信号を該電気一機械エネルギー変換素子に加えると、
強村励振により、共振変位が円環に発生し、振動体１に
押圧されたロータ２を摩擦駆動する。

次に本実施例で用いた電気一機械エネルギー変換素子に
、印刷された電極パターン（６波駆動用）を第４図に示
す．ここで、このバター：２・上に円環の５次面外固有
振動数に等しい周波数の交流電気信号が加わった場合、
設計電極パターン（６波用）に対するｎ−１次（５次）
の位置づれが小さいため、設計駆動波（６波）振動数を
加えた場合と比べて電気一機械エネルギー変換効率はや
や落ちるものの、強制振！ａ　Ｋ＝より５次（ｎ−１次
）の面外振勤も十分励起ざれる。

同様にｎ千１次（７次）の面外振動も、駆動電気信号に
その固有振動数に一致し・た周波数戊分が含まれていれ
ば、強制励振により励起ざれる。ここで、主に問題とな
るのがＯｓｐ！（音）である。

ｎ−１次，ｎ千１次の機械的振動変位が、０．０１μｍ
以下であっても、その周波数が可聴域にあれば、十分聞
こえるレベルであり、又、その周波数が可聴域（２０ｋ
｝ｌｚ以下）になくても、ｎ次駆動周波数との差分周波
数振動及び加算周波数振動が、移動体２と振動体１との
たたき、又は振動体１がもつ振動の非線形性にょり０！
％きが発生する． したがって、強制振動により、ｎ−１次，ｎ＋１次の面
外振動モードが発生した場合、人間の耳に鳴きとして聞
こえないためには、ｎ−１．ｎ，ｎ＋１次の各振動周波
数が、可聴域にないとともに、それら周波数の各差分（
（ｎ次一〇−１次）周波数，（ｎ＋ｔ次−ｎ次）周波数
等｝も、可聴域にないことが必要である。もちろん、解
決手段として振動子設計の段階で、ｎ，ｎ−１．７１＋
１次振動数及び、その差分周波数を可聴域外にもってい
くことは可能である。例えば３波駆！ａ　ｃｆ３＝　６
　０ＫＨＺ）、２波（ｎ−１次）　２　７　ＫＨｚ．４
波ｎ＋１次１２０Ｋ｝ｌｚとすれば各振動数及び、その
差分周波数は可聴域外に出るので一応０！％きは発生し
ない様に出来るが振動子径φ５００１１１１では、厚み
が数ｃｍとなって、超音波モーターの特徴である薄型の
メリットがなくなってしまうことになる。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、超音波モータを用いた各種制御手段に
よる位置制御、速度制御、加速度制御等の制御装置に於
いて、電気一機械エネルギー変換素子に印加する交流電
圧の周波数の側波帯に該各種制御手段による変調操作に
よって発生する周波数戊分をフィルタ回路で直接減衰さ
せるのではなく、駆動に用いる定在波のモードをｎ次と
したとき該交流電圧を変調する変調信号の（ｎ−１）次
又は（ｎ＋１）次のモードの周波数とｎ次のモードの周
波数とのそれぞれの周波数差の絶対値の小さな方の周波
数（ｆｃｌ）以上の周波数成分をフィルタによってカッ
トしたものとすることによって、該側波帯の周波数成分
が（ｎ−ｔ）次から（ｎ＋１）次のモードの周波数の範
囲の内側で、急峻なカットオフ特性により（ｎ−１）次
及び（ｎ＋１）次のモードの周波数成分をほとんど含ま
ないようにするものである。

第１図は本発明の思想をブロック図に現わしたものであ
り、２５は、超音波モータの振動体を駆動するために該
振動体の固有モード周波数の交流電圧を発生する発振器
、２６は、変調信号によって、搬送波の振幅、位相、周
波数、パルス幅等の各種パラメータを、一般に変調と言
われる操作によって変化させるための変調器、２７は超
音波モータ、２８は、制御信号の高周波戒分をカットす
るためのローパスフィルタ、２９は、指令装置からの指
令信号と、超音波モータからのセンシング信号とを比較
し、その結果に応じて変調器にローパスフィルタ２８を
通して制御信号を与えるためのコントローラである。

第１３図（ａ）は超音波モータの駆動信号周波数に対す
る振動体の振動振幅の特性例、同図（ｂ）は、ローバス
゛フィルタ２８によって周波数帯域を制限した変調信号
の周波数帯域、搬送波、及び該変調信号を変調器２６に
入力し、搬送波を振幅変調した場合の駆動信号の周波数
帯域をあらわしている。この様に急峻なカットオフ特性
を持つ、ローパスフィルタによって変調信号の周波数帯
域を制限すれば、駆動信号にｎ−１次及びｎ＋１次の固
有周波数を含まないため、ｎ−１次及びｎ＋１次の振動
を励起しないで超音波モータの駆動が可能となる。また
、振幅制御時には、駆動信号は搬送波の周波数を中心と
する変調信号の周波数帯域の倍の周波数帯域を持つが、
周波数、位相、パルス幅等の変調時には無限の周波数成
分を含んでしまう。しかし、周波数、位相、パルス幅等
の変動輻が十分小さくても該超音波モータが制御可能な
場合には、駆動信号は、搬送波の周波数を中心とする変
調信号の周波数帯域の倍の周波数帯域以上では、振幅が
非常に小さくなるため、振幅変調の場合と同様のことが
言える。

〔実施例１〕 前記第１図は、本発明の特徴を最も良く表わすブロック
図であり、これに対応する実際の制御回路例を第２図に
示す． 第２図は超音波モータに対する速度制御回路のブロック
図を表わしている．１は振動体で、金属材料等でできた
振動板１−ｂにＰＺＴ等の電気一ｍ械エネルギー変換素
子１−ａが接合されて構戒されている．２は振動体１に
適度な加圧力で押圧され、振動体に励起される進行性振
動波によって摩擦駆動される移動体であるロータ、３は
振動体１及びロータ２によって構成された超音波モータ
に連結され速度を制御される被制御対象であるローラ、
４はローラの超音波モータの接続された回転軸の反対側
（接続された速度検出用のロータリーエンコーダ、５は
超音波モータの駆動用交流電圧を発生するための発振器
、６は発振器５の出力信号の位相を９００シフトするた
めの９０”移相器、７は発振器５の出力信号の振幅を振
幅制御信号に応じて変化させて上記電気一機械エネルギ
ー変換素子１−ａのＡ相に交流電圧を印加するための公
知の電圧制御増幅器（Ｖ．Ｃ．Ａ），　８は９０゜移相
器６の出力信号の振幅を振幅制御信号に応じて変化させ
て上記電気一機械エネルギー変換素子１−ａのＢ相に交
流電圧を印加するための公知の電圧制御増幅器（Ｖ．Ｃ
．＾）、９は速度制御の基準パルスを発生する水晶発振
器、１０はロータリーエンコーダ４の出力と、水晶発振
器９の出力の位相を比較してＰ．Ｌ．ｌ．（フェーズ・
ロック・ループ）を構成する位相比較器、１１は位相比
較器１０の出力ノイズを減衰させ、且つＰＬＬの同期特
性や応答特性を決定するための公知のループフィルタ、
１２はループフィルタ１１の出力信号の周波教戒分のう
ち前述した小さい方の周波数差（ｆｄ）以上の周波数成
分を急峻な特性で除去して振幅制御信号を出力するため
のローパスフィルタ（Ｌ．Ｐ．．Ｆ）である．第５図（
ａ）にループフィルタ１１のゲインの周波数特性例を、
同図（ｂ）にローパスフィルタ１２のゲインの周波数特
性例を、第６図（ａ）に振動板１の振動振幅の周波数特
性例を、同図（ｂ）に振動体１に印加する交流電圧に含
まれる周波数成分例を示す。

以下に第２図、第５図及び第６図を用いて速度制御の動
作を説明する．まず、もしローラ３の回転速度がわずか
に低くなると、水晶発振器９の出力である速度制御用の
基準パルス信号の位相に対してロータリーエンコーダ４
の出力パルスの位相が遅れてゆき、このため、位相比較
器１０の出力の平均値が太き《なり、ルニブフィルタ１
１及びローパスフィルタ１２を通通して得られる振幅制
御信号も大きくなる。したがって電圧制御増幅器（Ｖ．
Ｃ．＾）７及び８によって電気一機械エネルギー変換素
子１−ａのＡ相及びＢ相に印加される交流電圧の振幅が
増大してゆき、振動板１の振動振幅も増大し、超音波モ
ータの回転速度が増加し゜Ｃゆき、ローラの回転速度が
該基準パルス信号に対応する回転速度となる様に自動的
に制御される。この様な速度制御回路における、本発明
要旨に関する部分について詳細に述べる． 一般に高精度の速度制御系を設計する場合には速度検出
用ロータリーエンコー・ダの一回転当りのパルス数が多
くなるようにするために出力パルスの周波数は数Ｋ｝ｌ
ｚ以上に設計されるが、この様なロータリーエンコーダ
を第１図のロ・一タリーエンコーダ４に用いた場合、位
相比較器１０の出力信号の周波教戒分には、位相比較器
１０の動作原理によって発生する高周波成分やローラ３
の回転変動の周波数威分も入れると、数１０ＫＨｚ以上
の周波教戒分を含むようになる。このような場合、’ｆ
ｉ，　５　図（　ａ）の特性から明らかなように、ＰＬ
Ｌで通常使用されるループフィルタだけでは、前述の小
さい方の周波数差ｆｄのゲインを下げようとすれば全体
のゲインを下げる等の速度制御特性の犠牲をともなわな
い限り高周波成分の十分な減衰が得られない。

本発明の特徴は、ローパスフィルタ１２の２、、峻な減
衰特性によって低周波に於ける制御特性を犠牲にするこ
となく高周波威分の十分な減衰が得られ、第６図（ｂ）
に示す様な周波数戒分を持った様に電圧制御増幅器（Ｖ
．Ｃ．＾）７および８によって、電気一機械エネルギー
変換素子１−ａのＡ相およびＢ相に夫々印加する交流電
圧の振幅が変化させられることである．すなわち、ＡＭ
変調の原理によって搬送波の周波数をｆ０とし、変調波
の周波数をｆ１としたときに（ｆＯ　＋ｆｌ　）及び（
ｆｏ　−ｆｉ　）の側波帯の信号が発生するためｆ１の
周波数帯域すなわち第１図の振幅制御信号の周波数帯域
を第５図に示したフィルタのゲインの周波数特性によっ
て制限すれば、電気一機械エネルギー変換素子１−ａの
Ａ相及びＢ相にそれぞれ印加される交流電圧の周波数成
分は第６図（ｂ）中の斜線で示す特性の様になり、該印
加する交流電圧の（ｎ−１）次及び（ｎ＋１）次のモー
ドの周波数或分が非常に小さくなり（　ｎ　−　１　９
次及び（ｎ＋１）次のモードの振動が発生しないため制
御特性が向上し且つ静かな制御が可能となる。

又、説明の都合でループフィルタ１１とローパスフィル
タ（Ｌ．Ｐ．Ｆ）　１　２を分割したが１つのフィルタ
回路で第５図（ａ）及び（ｂ）の特性を持つ様にしても
良いことは明らかである。

又、電圧制御増幅器　（Ｖ．Ｃ．Ａ）　７　．８の振幅
制御信号に対する応答特性をローパスフィルタ（Ｌ．Ｐ
．Ｆ）　１　２を入れた場合と同様な周波数特性として
ローパスフィルタ　（Ｌ．Ｐ．Ｆ）　１　２を省くこと
も可能である。

〔実施例２〕 第１実施例に於いては電気一機械エネルギー変換素子１
−ａに印加する交流電圧の振幅を変化させて速度を制御
する制御回路に本発明を通用したものであるが、該交流
電圧の周波数を変化させて速度を制御する制御回路に適
用したものにものについて以下に説明する。第７図に実
施例２の制御回路のブロック図を示す。１３は、周波数
制御信号に対応した周波数の交流電圧を出力する電圧制
御発振器（Ｖ．Ｃ．Ｏ）　，　　１　４　．１５は適当
な増幅率で電圧制御発振器（Ｖ．Ｃ．Ｏ）１３及び９０
゜移送器６の出力信号を増幅して電気一機械エネルギー
変換素子１−ａのＡ相及びＢ相に交流電圧を印加するた
めの増幅器である。簡単に制ａｌＯｌｌ］作を説明する
と、実施例１が電気一機械エネルギー変換素子に印加す
る交流電圧の振幅を大きくすると速度が増大するのに対
し本実施例では、該交流電圧の周波数を振動板１の振動
の駆動に用いる振動モードの共振周波数より上側の周波
数範囲で共振周波数に近付くと速度が増大する。すなわ
ち該周波数範囲に於いて該交流電圧の周波数を低くする
と速度が増大するため、位相比較器１０の入力の符号を
逆にしてあるので第１実施例と同様な動作で速度が制御
される。

ここで、この様な周波数の制御による、該交流電圧の風
波数成分について述べると、ＦＭ変調の理論によって該
交流電圧の周波数を変化させて速度制御等を行うと該交
流電圧の周波数戒分は無限の周波数成分を含む。しかし
、速度の一定制御の様に周波数の変化の幅が小さい場合
の該交流電圧の周波数帯域は、該周波数の変化の平均周
波数を中心として該交流電圧の周波数の変化の周波数成
分の帯域の２倍の周波数帯域以外の周波数戊分が非常に
小さくなるため、該交流電圧の周波数の変化の周波数成
分から前述の小さい方の周波数差（ｆｄ）以上の周波数
成分を急峻な特性で除去して周波数制御信号を与えれば
該交流電圧の周波数成分はほぼ第６図（ｂ）中の創線で
示す特性の様になり、該交流電圧の（ｎ−１）次及び（
ｎ＋１）次のモードの周波数成分が非常に小さくなり、
（ｎ−１）次及び（ｎ＋１）次のモードの振動が発生し
ないため第１実施例と同等の効果が得らえる。

（実施例３） 本実施例は第１実施例の回路に対して、振動体１に印加
する交流電圧の周波数を振動体の固有振動数とするため
の周波数制御回路を付加したもので第８図にブロック図
を示す。以下に簡単に該周波数制御回路の動作について
述べる．振動体１には圧電素子等の電気一機械エネルギ
ー変換素子１−ａが固着されており、さらに電気一機械
エネルギー変換素子１−ａには第４図に示した様に、Ａ
相．Ｂ相の２相からなる駆動用電極と、振動体１の振動
状態を実時間で検出するためのＳ相電極がある。ここで
、振動体１を該固有振動数近傍の交流電圧を印加して振
動させているときに、該交流電圧の周波数を上昇させて
ゆくと、Ａ相あるいはＢ相に印加する交流電圧の時間的
位相に対するＳ相電極の出力信号の時間的位相が遅れて
ゆくことに着目し、Ａ相に印加する交流電圧とＳ相から
検出される交流ｆ３号との間の時間的位相差を位相差検
出器３０で検出し電池２０で設定される位相差指令との
差を差勅増幅器１９で求め、アンブ２１で増幅し、ロー
パスフィルタＬ．Ｐ．Ｆ　２　２を通してＶ．Ｃ．Ｏ　
　（電圧制御発振器）１３に入力することで周波数を制
御しており、もしここで、位相差検出器３０の出力が該
位相差指令より太きくなると、差！Ｉ］増幅器１９の出
力は負の値となり、Ｌ．Ｐ．Ｆローパスフィルタ２２の
出力は、減少してゆくため、Ｖ．Ｃ．Ｏ　　（電圧制御
発振器）１３の出力信号の周波数は下がってゆき、Ａ相
に印加される交流電圧の時間的位相に対するＳ相から検
出される信号との時間的位相差が少なくなってゆき、こ
のループによって位相差検出器３ｏの出力が位相差指令
と等しくなるように該周波数が制御される。このとき実
施例２と同様に、Ｌ．Ｐ．Ｆ　　（ローパスフィルタ）
２２による実施例１と同等の効果を得ることができる。

（実施例４） ３４９図は、実施例１の速度制御回路の周波数応答特性
を改善するために、Ｓ相（振動検出用電極）で検出され
る振動体１の振動に対応する信号の振幅を、ＡＣ−ＤＣ
変換器１６によって直流信号に変換してフィードバック
するマイナールーブ制御によって、ループフィルタ１１
の出力信号に対応する振幅となる様に、振動休１の振動
振幅を制御する回路を施したもので、実施例１では、速
度差に応じて直接Ａ相．Ｂ相に印加する交流電圧の振幅
を制御していたが、本実施例では、速度差に応じて、振
動体１の振動振幅の指令信号をマイナールーブである振
動体１の振動振幅制御回路に与え、該マイナールーブで
高速に該振動振幅を制御するものである。

以下に動作を簡阜に説明する。もし、速度が遅くなると
、振動振幅指令であるループフィルタ１１の出力が上昇
する．すると、差勅増幅器＋７の出力が増加するため、
アンプ１８で増幅してＬ．Ｐ．Ｆ　　（ローパスフィル
タ）１２で高周波成分をカットした信号がＶ．Ｃ．＾　
（ｔ圧制御型増幅器）７，８に入力され、Ａ相．Ｂ相に
印加される交流電圧の振幅が増加し、振動体１の振動振
幅が増加し、Ｓ相（振動検出用電極）の出力信号振幅が
増加し、ＡＣ−ＤＣ変換器１６によって直流信号に変換
された振動体１の振動振幅に対応する信号が増加し、差
動増幅器１７の正、負の入力信号が等しくなる様に高速
に制御される。この様なマイナールーブを含む回路でも
、Ａ相，Ｂ相に印加する交流電圧の振幅を制御するＶ．
Ｃ．＾（電圧制御型増幅器）７．８に入力される振幅指
令信号をＬ．Ｐ．Ｆ　（ローパスフィルタ）１２に通す
ことによって、実施例１と同等の効果が得られる。

（実施例５） 第１から第４実施例までは、環状の振動体を用いた例で
あるが、＄１０図の様な棒状の振動体を利用した超音波
モータについて以下に述べる。第１１図が回転型モータ
に該棒状振動体を応用した構成例である。動作原理につ
いて第１０図、第１１図を用いて以下に説明する。棒状
振動体２３は、Ｘ軸方向の振動用に用いる電気一機械エ
ネルギー変換素子２３−ａ，Ｚ軸方向の振動用に用いる
電気一機械エネルギー変換素子２３−ｂと金属性の角棒
２３−ｃとからなっている。ここで、電気一機械エネル
ギー変換素子２３−ａに角棒２３の３次の固有モードの
周波数の交流電圧を印加すると、第１ｏ図（ｂ）のよう
にＸ軸方向に振動し、さらに電気一機械エネルギー変換
素子２３−ｂに該３次の固有モードの周波数で且つ電気
一機械エネルギー変換素子２３−ａに印加する交流電圧
と時間的に９０゜位相をずらした交流電圧を印加すると
、棒状振動体２３は第ｌＯ図（ｂ）の矢印の様に円運動
をする。そこで第１１図の様に棒状振動体２３を、ロー
ラ２４に加圧接触させれば、摩擦力によって、図中の矢
印の様に、棒状振動体の振動の回転方向と反対方向にロ
ーラ２４は回転する．第１２図は棒状振動体によるモー
タの速度制御回路である．ｌｌ］作原理は実施例１と同
じであり、Ｌ．Ｐ．Ｆ　　（ローパスフィルタ）１２が
、棒状振動体の３次の固有モードの周波数と、２次及び
４次の固有モードの周波数との差の絶対値の小さい方の
周波数差以下のカットオフ周波数を持ち、急峻な特性で
該小さい方の周波数差以上の周波数成分をカットすれば
実施例１と同等の効果が得られるウ （実施例６） 第１〜第５実施例に於いて、ＬＰＦ　（ローパスフィル
タ）１２の動作をディジタル的な手法で行フでもよい。

例えば、出力のタイミングを（１／２ｆｄ）　　（ｂｌ
は第１３図に図示）より長い時間の間隔で行なえば、ｆ
ｄ以上の周波数成分が減衰し、実施例１と同等の効果を
得ることができる。

（発明の効果） Ｌ）変調波（各種パラメータ（振幅、周波数等）制御信
号）を、急峻な特性を持ち且つ（ｆｎ　−　ｆｎ−１　
）．　（ｆｎ＋ｘ　−　ｆｎ　）　　（但しｆｎ：ｎ次
（駆動用モード）の固有モード周波数、ｆｎ−１　，　
　ｆｎ＋１　　：　ｎ　−　１次．ｎ＋１次の固有モー
ド周波数）のうちの小さい方の周波数差以下のカットオ
フ周波数のローパスフィルタを通してから、搬送波〔超
音波モータ駆動用交流信号〕の変調を行うことにより、
駆動用固有モード振動以．外の振動が振動体に印加する
交流電圧によって発生することを無くし、可聴音の発生
を減少させる効果がある． ２）上記理由によって、駆動用固有モード振動以外の振
動を減少させることにより、速度、位置等の各種制御が
安定し、ワウ，フラッタの減少位置精度の向上等の効果
がある．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の思想を示すブロック図，第２図は振動
体に印加する交流電圧の振幅で速度を制御する回路図、
第３図はモータの構成例、第４図は振動モードの説明図
、第５図（ａ）　．　（ｂ）はループフィルタとワーバ
スフィルタの特性例、第６図（ａ）　，　（ｂ）は振動
体の振動特性と振動体に印加する交流電圧の周波数成分
の例、第７図は振動体に印加する交流電圧の周波数で速
度を制御する回路図、第８図は第２図の回路に、振動体
の安定制御用に常に振動体の固有周波数で駆動出来る様
に、周波数制御回路を付加した回路図、第９図は第２図
の回路に振ｗＪ体の振幅制御用のマイナールーブ制御の
回路を付加した回路図、第１０図（ａ）　．　（ｂ）は
棒状振動体の構戊例、第１１図は棒状振動体によるモー
タ構戒例、第１２図は棒状振動体によるモータの速度制
御回路例、第１３図（ａ）　，　（ｂ）は振動体の振動
特性と、変調信号、搬送波、駆動信号の周波数帯域例を
示す図である。 １・・・振動体　　　　　　２・・・ロータ３…ローラ
　　　　　　４・●◆エンコーダ５．２５・・・発振器
　　　６・・・９０゜移相器７．８・・・Ｖ．Ｃ．Ａ　
（電圧制御型増幅器）９・・・水晶発振器　　　１０・
・・位相比較器１１・・・ループフィルタ ！２，２２．２８・・・Ｌ．Ｐ．Ｆ（ローパスフィルタ
）１３・・・Ｖ．Ｃ．Ｏ　（電圧制御発振器）３０・・
・位相差検出器　２３・・・棒状振動体２４・・・ロー
ラ　　　　２６・・・変調器２７・・・超音波モータ　
２９・・・コントローラ１Ｉ！！　　４　　名 第 ３ 図 第 ４ 図 λ４ 第 ６ 図 ↑ 周波数 第 ５ 図 （Ｑ） 周波散［Ｈｚｌ （ｂ） Ｉｉｊｌ波￥ｉ．［Ｈｚｌ 第 １０ 図 第 １３ 図 ▲ （ｎ次）　　　（ｎｌｉ欠）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数個の電気−機械エネルギー変換素子が接合され
   た振動体に周波数乃至は位相を異にする複数の交流電界
   を印加することにより所望の時間的位相差をもった３次
   以上の固有 モードの複数の定在波振動を上記振動体の所望の空間的
   位置に励起せしめ、その結果振動体表面質点が楕円運動
   を行い、上記振動体の表面に押圧された移動体を摩擦駆
   動する超音波モータの制御方法にして、上記電気−機械
   エネルギー変換素子に印加する変調された交流電圧や、
   流入する変調された交流電流の振幅、周波数、位相、パ
   ルス幅等のような各種パラメータをコントロールする該
   超音波モータの制御方法において、上記超音波モータの
   駆動に用いる定在波のモードをｎ次とするとき、上記各
   種パラメータをコントロールする回路の入力信号に対す
   る応答の周波数帯域を（ｎ−１）次又は（ｎ＋１）次の
   モードの定在波の固有周波数と該ｎ次のモードの定在波
   の固有周波数との差の絶対値のうちの小さい方の周波数
   差（ｆ＿ｄ）以下とすることを特徴とする超音波モータ
   の制御方法。 ２　上記請求項１記載の制御方法を実施する制御回路に
   おいて、上記振動体を駆動する交流電圧の各種パラメー
   タをコントロールする回路に上記請求項１に記載の小さ
   い方の周波数差（ｆ＿ｄ）以上の周波数成分をカットす
   るために、該周波数差（ｆ＿ｄ）以下のカットオフ周波
   数をもつローパスフィルタ効果を有する回路を設けるこ
   とを特徴とする超音波モータの制御回路。 ３　上記請求項１記載の制御方法を実施する制御回路で
   あって、上記超音波モータの振動体の振動を検出し、該
   振動体の振動振幅や該複数の定在波間のそれぞれの時間
   的位相差を 一定に保つために、又は高速で目標値に到達させるため
   に前記電気−機械エネルギー変換素子に印加する複数の
   上記交流電圧や、流入する複数の交流電流の各振幅や、
   各時間的位相差等を制御する制御回路において、該交流
   電圧の振幅および時間的位相をコントロールする回路に
   、上記請求項１に記載の小さい方の周波数（ｆ＿ｄ）以
   下のカットオフ周波数を持つローパスフィルタ効果を有
   する回路を設けることを特徴とする超音波モータの制御
   回路。 ４　上記請求項１記載の制御方法を実施する回路であっ
   て、上記超音波モータの振動体の振動を検出し、該振動
   体の共振周波数を検知して電気−機械エネルギー変換素
   子に印加する交流電圧の周波数を自動的に共振周波数と
   なるように制御する制御回路において、該交流電圧の周
   波数をコントロールする回路に上記請求項１記載の小さ
   い方の周波数差（ｆ＿ｄ）以下のカットオフ周波数を持
   つローパスフィルタ効果を持つ回路を設けることを特徴
   とする超音波モータの制御回路。