JPH04344180A - 振動型モーターの駆動回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動を利用したアクチュ
エータの駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来振動波（振動型）モーターの駆動回
路の出力部の回路構成は例えば特開昭６３−１４０６８
０号公報の様にトランスの１次側に電源とスイッチング
素子を接続し、２次側に振動波モーターを接続する構成
となっていた。この構成においてはトランスの１次側の
電圧波形としてはパルス状になっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、トランスの
２次側の波形が歪んでしまい、振動波モーターに不要振
動が発生し、効率の低下や外部への不要振動による悪影
響を与える欠点があった。

【０００４】またこの欠点を解決するために、歪成分を
トランスやスイッチング素子により消費させる方法が考
えられるが、後方法によると効率が低下する問題が生じ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】２次側出力を圧電体に印
加して該圧電体の振動にて駆動力を得る非動型モーター
におけるトランスの１次側に直列にインダクタ素子を接
続することで、１次側のスイッチング素子によるスイッ
チングにて発生する高周波電流を抑える１次側の電圧波
形を正弦波に近付け２次側の波形が歪むことを防止した
ものである。

【０００６】

【実施例】図１は本発明に係る振動波（振動型）モータ
ーの駆動回路の一実施例を示す回路図である。図中１、
２、３、４はＭＯＳ　　ＦＥＴ、５、６は１次側（１次
側コイル）にセンタータップを持つトランス。７、８は
振動波モーターの駆動源である圧電体、９、１０インダ
クタである。図２は図１に示した記号Ａ１、Ａ２、Ｂ１
、Ｂ２へ印加される波形図を示すタイミングチャート図
であり、図１０にこの波形を発生するための信号形成回
路が示される。

【０００７】図３は、図１の１部を等価回路で示したも
ので、図４には各部の波形が示される。本回路は、例え
ば特開昭６２−１８９９８０号公報に示される。型式の
モーター即ち圧電体７、８の２つの駆動源により、腹の
位置、振動の方向、振動のモード等の異なる２つの定在
波を圧電体もしくは圧電体と弾性体の結合体（以下振動
体と言う）に発生させ、且つ該２つの定在波の振動の時
間的位相をずらすことで、振動体表面の質点に楕円軌跡
の振動を発生させ、接触物を移動させる型式の振動波モ
ーターのための駆動回路として用いられる。

【０００８】以下に図３、図４を用いて未発明のモータ
ー駆動回路の動作を説明する。図３の１−２、２−２は
図１のＭＯＳ　　ＦＥＴ１、２の寄生ダイオード、１−
１、２−１はＦＥＴ部を示す。信号Ａ１がＬｏｗからＨ
ｉｇｈになると、ＭＯＳ　　ＦＥＴ１がＯＮする。

【０００９】これによりインダクタ９に電流Ｉが流れる
。このインダクタ９に流れる電流Ｉの周波数としては図
４のＩに示す如く駆動周波数（Ａ１の周波数）の２倍以
上の周波数となる様インダクタ９の値が設定されている
。

【００１０】即ち、駆動周波数を駆動モードでのモータ
ー全体における共振周波数より高い周波数で且つ駆動周
波数を上記共振周波数から高い周波数方向へシフトして
いった際にモーターが初めて停止状態となる周波数にし
た場合、その際における図３の電気回路での回路の共振
周波数が上記モーターが停止状態となる周波数の２倍又
は２倍より少し高い周波数を示す様に上記インダクタ９
の値が設定されているものとする。

【００１１】この様にインダクタ９の値が設定されてい
るので図４のＩのようにインダクタ９に流れる電流の周
波数は駆動周波数の２倍以上の周波数となる。この様に
Ｉの周波数が駆動周波数の２倍以上となるので、ＭＯＳ
　　ＦＥＴ１が図４のタイミング１−１′でＯＮとなり
２−２′でＯＦＦになっても、寄生ダイオード１−２が
ＯＮして電流Ｉの斜線部の負の電流を流す。このため電
流は３−３′まで流れ０［Ａ］で切れる。そして、３−
３′から４−４′まではＭＯＳ　　ＦＥＴ１が完全にＯ
ＦＦになる。又、Ａ２信号によってＭＯＳ　　ＦＥＴ２
が同様の動作をする。ここで図３におけるトランス５の
１次側の端子ａ，ｂの電圧波形について説明する。

【００１２】端子ａの電圧をＶ（ａ）、端子ｂの電圧を
Ｖ（ｂ）として図４に示す。Ｖ（ａ）は１−１′から３
−３′まではＭＯＳ　　ＦＥＴ１がＯＮしているので駆
動周波数の２倍より少し高い周波数でほぼＶｃｃを中心
とした波形となり、３−３′から４−４′まではＭＯＳ
　　ＦＥＴ１がＯＦＦし、ＭＯＳ　　ＦＥＴの端子間静
電容量を通して流れ、高い周波数でみだれた波形となる
。Ｖ（ｂ）はこの間Ｖ（ａ）のほぼ２倍の電圧となる。 次に４−４′から５−５′間ではＭＯＳ　　ＦＥＴ２が
ＯＮするので、Ｖ（ａ）は１−１′から３−３′までと
同じになり、Ｖ（ｂ）はほぼ０［Ｖ］になる。そして５
−５′から６−６′までは３−３′から４−４′までと
同様にＭＯＳ　　ＦＥＴ２がＯＦＦするので高い周波数
のみだれた波形となる。したがってＶ（ａ）−Ｖ（ｂ）
はＶ（ａ−ｂ）に示す様にやや三角波に近いがなめらか
な波形となる。この様に１次側がなめらかな波形となる
ため２次側の波形の歪も少なくなり、振動体の不要振動
が無くなると共に、歪成分による振動波モーター及び回
路内での損失が少なくなり効率が向上する。又、駆動周
波数を変化させて速度を変化させる場合、でも上記の如
く駆動周波数をモーターが停止状態となる周波数での電
流Ｉが図４のＩ１の様に駆動周波数の２倍より少し高い
周波数になる様にインダクタ９の値が設定されているの
でこの駆動周波数から駆動周波数を下げて共振周波数に
近付けていくと、電流ＩはＩ１からＩ２へと近付いてい
く。従ってモーターの速度で可変としても常に電流Ｉが
次の波と重ならない状態でモーターは駆動され、上述の
如く１次側は常になめらかな波形が印加されることとな
る。尚トランス５の２次側インダクタンスをモーターが
停止してしまう周波数でその周波数に於ける圧電体７の
等価静電容量と共振する様に設定すると更に良い結果が
得られる。

【００１３】又、図３の等価回路は圧電体７に対しての
み示しているが、圧電体８に対する等価回路も図３と同
一であるのでその説明は省略する。

【００１４】図５、図６は図１における駆動回路の変形
例を示す回路図である。図１の実施例では１つのトラン
スに対してインダクタ９を１つ設けているが、図５、図
６に示す如く１つのトランスに対してインダクタ９を９
′，９″の２つに分割しても同様の効果が得られる。

【００１５】図７は図１、図３の回路におけるＭＯＳ　
　ＦＥＴ１，２の保護回路を設けた回路でＭＯＳ　　Ｆ
ＥＴ３，４についても同様なので半分のみ示した。１１
、１２はスイッチングのスピードを少し下げるための抵
抗、１３、１４はスイッチング時のスパイク波形をなま
らせるためのコンデンサ。

【００１６】１５のダイオードと１６のコンデンサと１
７の抵抗からなる回路は、スパイク波形を吸収すると共
に効率の改善を行う補正回路である。

【００１７】図８は本発明の他の実施例を示す回路図で
ある。１９はＪＦＥＴ、２０はダイオード、２１はコン
デンサであり、この実施例では１コのトランスに対して
１コのＦＥＴを設け駆動する実施例を示している。図８
に示した信号Ａ３は図１２に示される信号である。該実
施例におけるインダクタ９の値は、上記振動波モーター
が停止した際の駆動周波数に於ける電気回路の共振周波
数が駆動周波数より少し高い周波数になる様に設定され
る。ダイオード２０はＪＦＥＴ１９がＯＦＦしている間
ＭＯＳ　　ＦＥＴの寄生ダイオードと同様に負の電流を
流す。コンデンサ２１はスイッチングによるスパイク電
圧を吸収する。尚図８は図７と同様片チャンネルのみを
示した。そしてもう一方のチャンネルは図１２のＢ３信
号でＯＮ、ＯＦＦし、図１２のＡ４、Ｂ５で示した信号
は該回路では使用されない。又、本実施例はＪＦＥＴを
用いたが、トランジスタやＭＯＳ　　ＦＥＴでも良いこ
とは当然である。又、ＭＯＳ　　ＦＥＴを使用した場合
はダイオード２０は不要である。

【００１８】図９は本発明の更なる他の実施例を示す回
路図で、インダクタ９を２つのトランス５、６に１つだ
けにした場合の例である。本実施例ではＭＯＳ　　ＦＥ
Ｔ１、２、３、４が図２に示したタイミングの信号Ａ１
、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２にて駆動されるので常にどれかがＯ
Ｎしている。従ってインダクタ９の値は大きな値として
電流Ｉがほとんど直流成分のみになる様に設定され、こ
れにてインダクタ９のトランス側の電圧は高周波電流が
流れないためになまった波形となり、トランスの２次側
もなめらかな波形となる。図１３は図９のＭＯＳ　　Ｆ
ＥＴ１、２、３、４の代わりにＪＦＥＴ３９、４０、４
１、４２を使い、寄生ダイオードの代わりに逆電流を流
さないためのダイオード３３、３４、３７、３８を設け
、入力信号を図１２に示すＡ３、Ａ４、Ｂ３、Ｂ４にて
駆動した実施例を示している。該図１３の実施例でも図
９と同様にインダクタ９の値が設定されており図９と同
様にトランスの２次側はなめらかな波形となる。又、こ
の入力信号の代わりに図２の信号Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ
２を使用しても同じである。又、図１１は図１３のＪＦ
ＥＴ３９、４０の代わりにトランジスタ３５、３６を用
いた回路でこの回路例ではトランス１つに対してインダ
クタ１つに付けた回路例を示している。図１２の信号Ａ
３とＡ４とは反転した信号であるのでトランジスタ３５
、３６のどちらかが常にオンすることとなり、この回路
例でもインダクタ９の値を図９、図１３と同様の値に設
定され、トランスの２次側の波形はなめらかなものにな
る。

【００１９】図１０は上記各実施例における信号Ａ１、
Ａ２、Ｂ１、Ｂ２（図２）を発生させるための信号発生
回路で該回路について簡単に説明する。図中２２、２３
は公知のＤフリップフロップ２４、２５、２６は公知の
エクスクルーシブＯＲ素子、２７、２８はＮＯＴ素子、
２９、３１は３入力のＡＮＤ素子、３０、３２は３入力
のＮＯＲ素子である。ＣＫは図２に示す様に駆動信号の
駆動周波数に対して４倍の周波数を有するクロックであ
る。ＥはＬｏｗでＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を全てＬｏｗ
にする制御信号である。

【００２０】この回路において方向指令としてＬｏｗ又
はＨｉｇｈ信号を与えＥをＨｉｇｈとすれば図２に示し
た各信号が得られる。

【００２１】尚、各実施例でのモーターは進行性振動波
を形成する振動波モーターの駆動回路として示している
が、進行性振動波型以外にも圧電体に対してトランスの
２次側出力を印加して振動させ、この振動力にてロータ
等を駆動する型式の振動モーターにて適用可能である。

【００２２】

【発明の効果】この様に振動波モーターの駆動回路の出
力部のトランスの１次側に直列に適当なインダクタ素子
を入れることによりトランスの２次側の振動波モーター
に印加する電圧波形がなめらかになり、回路側の熱発生
を抑えると共に波形歪による不要振動の発生も抑えるの
で、効率の向上と共に、外部への熱や振動による悪影響
を抑えることが出来、特に振動がエンコーダ等の外部セ
ンサに与える影響が減少することにより、高精度な制御
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動型モーターの駆動回路の一実
施例を示す回路図である。

【図２】図１の回路における駆動信号を示す波形図であ
る。

【図３】図１の等価回路を示す回路図である。

【図４】図３の動作を説明する波形図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図１０】図２における駆動信号を形成する信号形成回
路を示す回路図である。

【図１１】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図１２】駆動信号の他の例を示す波形図である。

【図１３】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１　　ＭＯＳ　　ＦＥＴ ２　　ＭＯＳ　　ＦＥＴ ３　　ＭＯＳ　　ＦＥＴ ４　　ＭＯＳ　　ＦＥＴ ５　　トランス ６　　トランス ７　　圧電素子 ８　　圧電素子 ９　　インダクタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧電体に対して周波信号を印加し、圧
   電体で発生する振動エネルギーにて駆動力を得る振動型
   モーターの駆動回路において、１次側コイルにスイッチ
   ング素子が接続され、該素子をスイッチングすることで
   ２次側コイルに出力電圧を発生するトランスを設け、該
   トランスの出力電圧にて前記圧電体を駆動するとともに
   、前記トランスの１次側コイルにインダクタ素子を接続
   したことを特徴とする振動型モーターの駆動回路。
2. 【請求項２】　　前記トランスの１次側コイルのセンタ
   ータップと電源との間に前記インダクタ素子を直列に接
   続し、該１次側コイルの他の２つの端子とグランドとの
   間に前記スイッチング素子を接続したことを特徴とする
   請求項１の振動型モーターの駆動回路。
3. 【請求項３】　　前記トランスの１次側コイルの一方の
   端子と電源との間にインダクタ素子を接続し他方の端子
   とグランドとの間にスイッチング素子を接続したことを
   特徴とする請求項１の振動型モーターの駆動回路。