JPH0345169A - 振動波モータ - 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、進行性振動波により、移動体を摩擦駆動する
振動波モータに関するものである。

［従来の技術］ ′！ｓ３図は従来の円環状振動波モータの弾性体上に設
けられる圧電素子の電極配置を示し、円環状振動体に励
起される振動波の波長の１／２ピツチをもつ２つの電極
群［Ａ相（Ａｔ〜Ａｔ）およびＢ相（Ｂｌ〜Ｂ７）］が
空間的にピッチ１／２、すなわち前記波長の１／４だけ
位相ずれをもって配置され、さらにこれらの２つの電極
群の間に、円環状振動体の振動状態を検知するセンサ用
電極Ｓ、つまり該振動体の振動により起電圧を発生する
圧電素子などの電極、ならびに共通電極Ｃ（Ｃ＋　、　
　Ｃ２、Ｃｓ　）などが設けられている。

第４図はかかる振動体を側面から見た図である。振動体
は金属等の弾性体１と、該弾性体１（貼着された電気−
機械エネルギー変換素子としての圧電素子（例えばＰＺ
Ｔ　）　２とからなり゛、電気−機械エネルギー変換素
子２の弾性体１側の関連する電極は該金属性弾性体１を
介して短絡されている。共通電極ＣＩ＋　　２．ｃ３は
導電性塗料などで弾性体１に導通状態にされており、弾
性体１との電位差は零である。今、駆動電極Ａ１〜Ａア
、８１〜Ｂ７に共通電極Ｃの電位に対しある大きさの電
位を入力すると、電気−機械エネルギー変換素子２の表
裏に電位差が生じひずみが生じる。

そこでＡ相電極群ＡＩ−Ａ７に、Ｖ　ｗ　Ｖ　、ｓｉｎ
ωｔ％Ｂ相電極群Ｂ、　〜Ｂ、には、Ｖ　＝　Ｖ　、５
ｌｎ（ωｔ±−）なる電圧を印加することにより、弾性
体１に進行性振動波が生じ、加圧接触されたロータ等の
公知の移動体（不図示）は摩擦により移動する。また、
前記式中の（＋）、　　（−）を変えること、即ち一方
の印加電圧の位相を他方に対して進ませ、或いは遅らせ
ることにより、移動体の進行方向を切換えることが可能
で、（−）の場合すなわち、Ａ相に印加する周波電圧よ
りも−（９０°）だけ位相の遅れた周波電圧をＢ相に印
加した場合は、移動体は時計方向（ＣＷ）に回転し、（
＋）の場合、すなわち、Ａ相に印加する周波電圧よりも
、−（９０’）ま たけ位相の進んだ周波電圧をＢ相に印加した場合は、移
動体は反時計方向（ＣＣＷ）に回転する。

そして、センサ用電極Ｓから検知される信号は移動体が
共振状態にある時はＡ相に印加する周波電圧とある位相
関係をもった信号であるが、非共振状態の時はＡ相に印
加する周波電圧との間にある位相関係からずれた信号と
なる。

そこで駆動電圧と検知信号との位相差を検知することに
よって、振動が振幅の大きい共振状態にあるのか、共振
状態からどの程度はずれているのかを知ることができ、
この情報から印加する周波数を決定することにより、回
転速度の制御が可能である。

［発明が解決しようとしている問題点］ところで、従来
の振動波モータにおける電極パターンは、電極上の剛性
の不均一をなくす、理想的なパターンと考えられている
。しかし実際に製造されるものには、加工誤差や弾性体
１と電気−機械エネルギー変換素子２との接着ムラや接
着位置ずれなどＣ起因する剛性のムラがあり、Ａ相、Ｂ
相の共振周波数ずれ、Ａ相、Ｂ相の定在波の位置ずれな
どによって正規の駆動ができなくなる虞れがある。

本発明はこのような問題点を解決しようとするもので、
振動体が効率良くしかも安定に駆動する振動波モータを
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成するための構成の一例とするところ
は、弾性体上に電気−機械エネルギー変換素子を配置し
、該素子に第１および第２の電極を設けていて、該第１
および第、２の電極（互いに位相の異なる周波電圧を印
加して進行性振動波を発生させ、該振動波により、該弾
性体と該弾性体に加圧接触した部材とを相対運動させ、
さらに第３の電極を介して振動状態を検出する手段を有
する振動波モータにおいて、駆動（用いられている該第
１．２．３の電極以外の該素子の電極を該素子の共通電
極と短絡するか開放することを切り換える切り換手段を
有することを特徴とする振動波モータにある。

［作　　　用］ 上記した構成の振動波モータは、駆動に用いられる電極
以外の電極を、共通電極と短絡させたり、開放させたり
することにより、弾性体の剛性調整を可能とし、振動系
の剛性を均一にすることができる。

［実　施　例］ 実施例１ 第１図は、本発明による振動波モータの実施例１を示す
圧電素子（例えばＰＺＴ　）の電極配置及び配線図、第
２図は円環上の振動を横から見たものを一周分にした図
である。

第１図において、Ａ、〜Ａアは圧電素子２の駆動用Ａ相
電極、８１〜Ｂ、は圧電素子２の駆動用Ｂ相電極、Ｓは
センサ用電極、Ｃは圧電素子２の駆動用Ａ相、Ｂ相電極
夫々の共通電極、ＣＤＩ、ＣＤ２は剛性不均一調整用電
極で、第１スイツチＳＷＩ　、第２スイツチＳＷ２によ
って共通電８ｉＣと短絡状態になったり、開放状態にな
ったりする。

ところで電極が電気的にオーブン状態のときの、圧電素
子の歪み量は、 （歪み量）ｏｐｅｎ　＝Ｓ、　　（外力Ｆ、即ち弾性体
の変形による歪み）−５２＜弾性体の変形によって圧電
素子に発生した電荷による歪みＳｌ　と逆方向の歪み）
・・・（１） となる。

一方電極が電気的にショート状態のときの圧電素子の歪
み量は、 （歪み量）ｓｈｏｒｔ＝　Ｓ　、　　（外力Ｆ、即ち弾
性体の変形による歪み）・・・（２） となる。

上記（１）　、　（２）式より圧電素子の電極がオーブ
ン状態のときの方が、電極がショート状態のときより、
歪みにくい。即ち、電極がオーブン状態のときの圧電素
子は剛性が大となる。

第２図（ａ）　に、第１スイツチＳＷＩ’　、及び第２
スイツチＳＷ２がショートになっているときに、Ａ相定
在波が接着ムラなどの原因によって正規の位置からずれ
た際、第１スイツチＳＷ１をオーブンにし、剛性調整用
電極ＣＤ、の部分の剛性を上げること（よって補正した
ものを示す。このとき定在波の節は、剛性の高い所から
離れる。

但し、形状や駆動条件によって、逆に近ずくこともある
。なお、第２図（ａ）において、正規の定在波を破線で
示し、正規の位置からずれた定在波を実線で示す。

第２図（ｂ）　　に、第１スイツチＳＷ１、第２スイツ
チＳＷ２がショートになっているときに、Ａ相定在波が
第２図（ａ）の場合と逆にずれたのを第２スイツチＳＷ
２をオーブンにし、剛性調整用型ｉ　ＣＤ、の部分の剛
性を上げることによって補正したものを示す。なお、第
２図（ｂ）において、正規の定在波を破線まで示し、正
規の位置からずれた定在波を、実線で示す。

Ｂ相定在波に対しても同様にして補正できる。以上のこ
とより、第１スイツチＳＷＩ　、第２スイツチＳＷ２を
オン・オフすることで、振動体１にＡ相、Ｂ相の電極パ
ターンとＡ相定在波、８相定在波との位置ずれがなくな
る。

またこのとき共通電極Ｃと剛性調整用電極ＣＤ、の位置
が逆でも同様な効果が得られる。

実施例２ 第５図は、実施例２を示したもので、剛性調整用型８ｉ
ｃＤ＋、ＣＤａ　Ｉｃは可変抵抗素子ＶＲＩ、ＶＲ２が
共通電極Ｃとの間に設けている。可変抵抗素子ＶＲＩ　
、Ｖｌｈの抵抗値が零のとき、剛性調整用電極ＣＤ＋、
ＣＤ２は共通電極Ｃにショートされたことと等しい。ま
た可変抵抗素子ＶＲ，、ＶＲ，の抵抗値が十分大きいと
きは、共通電極Ｃとの間のインピーダンスが高く、オー
ブンになっていると考えられる。よって、可変抵抗素子
ＶＲ，、ｖＪの抵抗値を変えることにより、剛性調整用
電極ＣＤＩ、ＣＤ２の剛性を任意に変え、駆動波の乱れ
をなくすことができる。

実施例３ 第６図は、実施例３を示したもので、剛性調整用電極Ｃ
Ｄ＋、ＣＤ２ニは、可変容量素子ｖｃ、、ｖｃ２が共通
電極Ｃとの間に設けられている。

可変容量素子ｖｃ、、ｖｃ２の値が小さいと容量が付い
ていないのと等しいから、オーブンに１１っていると考
えられる。また、可変容量素子ＶＣ，。

ＶＣ２の値が大きいと、前述した、弾性体の変形によっ
て圧電素子に発生した電荷による歪みＳｌと逆方向の歪
みＳ２４０となり、ショートされているのと等しい。

よって可変容量素子ｖｃ、、ｖｃ２の容量の大きさを変
えることにより、剛性調整用電極ＣＤ、、ＣＤ。

の剛性を任意に変え、駆動波の乱れをなくすことができ
る。

上述した剛性調整用電極は他の電極パターンの振動波モ
ータでも未使用の電極パターンがあれば１つからいくつ
まででも使用が可能である。

なお、上記した各実施例は、円環形の振動波モータの場
合を示しているが、円板型やバータイプ、（特にバータ
イプはＡ相、Ｂ相の共振周波数や定在波の位置ずれが、
効率を落とす大きな原因となっている）にも同様に適用
することができる。

また、以上の実施例は、弾性体を固定し、移動体を進行
性振動波に応じて移動させているが、例えば平板状の支
持部材（不図示）上に弾性体（不図示）を加圧接触し、
弾性体に発生した進行性振動波によって移動させるよう
に構成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、駆動用以外の電極
を共通電極に対しスイッチによりオーブン、ショートす
るあるいは可変抵抗素子や可変コンデンサなどでコント
ロールすることにより、駆動相の共振周波数ずれや、定
在波ずれをなくし、効率の良い駆動を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による振動波モータの実施例１における
圧電素子の電極配置及び結線を示す図、第２図（ａ）　
、　（ｂ）は第１図の電極配置に生じる振動波を直線上
に引き延ばした図、第３図は従来の振動波モータの圧電
素子の電極配置図、第４図は第３図の圧電素子及び弾性
体の部分断面図、第５図、第６図は夫々本発明実施例２
゜３の振動波モータにおける圧電素子の電極配置及び結
線を示す図である。 １・・・弾性体 ２・・・電気−１１１械エネルギー変換素子としての圧
電素子 Ａ１〜Ａ、、Ｂ、−Ｂ、・・・駆動用電極Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３・・・共通電極 Ｓ：・振動検出用電極 ＣＤ、、ＣＤ２・・・剛性調整用電極 ＳＷ１．５Ｗ２・・・スイッチ ＶＲ，、ＶＲ，・・・可変抵抗素子 ｖｃ、　、ＶＣ，・・・可変容量素子 性４名 第 ■ 図 第 ２ 図 （０） ＋ｂ＋ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　弾性体上に電気−機械エネルギー変換素子を配置し
   、該素子に第１および第２の電極を設けていて、該第１
   および第２の電極に互いに位相の異なる周波電圧を印加
   して進行性振動波を発生させ、該振動波により、該弾性
   体と該弾性体に加圧接触した部材とを相対運動させ、さ
   らに第３の電極を介して振動状態を検出する手段を有す
   る振動波モータにおいて、駆動に用いられている該第１
   、２、３の電極以外の該素子の電極を該素子の共通電極
   と短絡するか開放することを切り換える切り換手段を有
   することを特徴とする振動波モータ。 ２　弾性体上に電気−機械エネルギー変換素子を配置し
   、該素子に第１および第２の電極を設けていて、該第１
   および第２の電極に互いに位相の異なる周波電圧を印加
   して進行性振動波を発生させ、該振動波により、該弾性
   体と該弾性体に加圧接触した部材とを相対運動させ、さ
   らに第３の電極を介して振動状態を検出する手段を有す
   る振動波モータにおいて、前記第１、２、３の電極以外
   の該素子の電極と該素子の共通電極との間に可変抵抗素
   子あるいは可変容量素子を設けたことを特徴とする振動
   波モータ。