JPH044769A - 超音波モータの駆動方法 - Google Patents
超音波モータの駆動方法Info
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- JPH044769A JPH044769A JP2102913A JP10291390A JPH044769A JP H044769 A JPH044769 A JP H044769A JP 2102913 A JP2102913 A JP 2102913A JP 10291390 A JP10291390 A JP 10291390A JP H044769 A JPH044769 A JP H044769A
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- ultrasonic motor
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、超音波モータを効率良く駆動させるために
、圧電素子に印加させる駆動信号を制御する超音波モー
タの駆動方法に関する。
、圧電素子に印加させる駆動信号を制御する超音波モー
タの駆動方法に関する。
［従来の技術］
超音波モータには、ステータに設けた圧電素子を２つに
区分し、それぞれの圧電素子に位相の異なる高周波電圧
を印加してステータの表面に進行波を生じさせ、ステー
タに圧接したロータを駆動させるものがある。
区分し、それぞれの圧電素子に位相の異なる高周波電圧
を印加してステータの表面に進行波を生じさせ、ステー
タに圧接したロータを駆動させるものがある。
この様な超音波モータを駆動するには、その駆動周波数
を共振周波数に一致させる必要があるとされている。更
に、この共振周波数は、温度等の環境の変化やモータの
出力軸にかかる負荷等によって変動するので、安定した
状態で超音波モータを駆動するために、第４図に示す自
動追尾回路を備えた駆動回路を使用したものがある（特
開昭６２−２０３５７５号公報）。
を共振周波数に一致させる必要があるとされている。更
に、この共振周波数は、温度等の環境の変化やモータの
出力軸にかかる負荷等によって変動するので、安定した
状態で超音波モータを駆動するために、第４図に示す自
動追尾回路を備えた駆動回路を使用したものがある（特
開昭６２−２０３５７５号公報）。
従来の自動追尾回路を備えた駆動回路は、ステツに設け
た圧電素子２１の一部にモニタ電極２２を設け、圧電素
子２１の励振によって生ずるモニタ電圧を平滑回路２３
で直流成分のみとし、この信号と比較器２４に予め設定
した基準電気信号とを比較して、所定の電圧値になるよ
うに電圧制御発振器（Ｖ・０〜Ｃ）２５で入力電源周波
数を制御し、移相器（Ｐ−３）２６、電力増幅器２７と
を介して圧電素子２１の電極に適当な高電圧を印加させ
、超音波モータを駆動させている。
た圧電素子２１の一部にモニタ電極２２を設け、圧電素
子２１の励振によって生ずるモニタ電圧を平滑回路２３
で直流成分のみとし、この信号と比較器２４に予め設定
した基準電気信号とを比較して、所定の電圧値になるよ
うに電圧制御発振器（Ｖ・０〜Ｃ）２５で入力電源周波
数を制御し、移相器（Ｐ−３）２６、電力増幅器２７と
を介して圧電素子２１の電極に適当な高電圧を印加させ
、超音波モータを駆動させている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来の駆動回路では、モニタ電圧と駆動
周波数の関係が第５図に示すようになっているため、駆
動周波数を共振周波数に近づけて高出力を得ようとする
と、共振周波数の検知が遅くなりロータの乱れ振動によ
る異音の発生が長時間続くという問題がある。また、発
生する異音を防止するために共振周波数から遠ざけた高
周波信号で超音波モータを駆動させると、高出力が得ら
れないという問題がある。
周波数の関係が第５図に示すようになっているため、駆
動周波数を共振周波数に近づけて高出力を得ようとする
と、共振周波数の検知が遅くなりロータの乱れ振動によ
る異音の発生が長時間続くという問題がある。また、発
生する異音を防止するために共振周波数から遠ざけた高
周波信号で超音波モータを駆動させると、高出力が得ら
れないという問題がある。
この発明は、これらの問題を解決するために成されたも
ので、ロータの異常振動を早く検出して駆動周波数の制
御を行ない、高出力が常に安定した状態で得られるよう
にした超音波モータの駆動方法を提供することを目的と
する。
ので、ロータの異常振動を早く検出して駆動周波数の制
御を行ない、高出力が常に安定した状態で得られるよう
にした超音波モータの駆動方法を提供することを目的と
する。
［課題を解決するための手段］
この発明の超音波モータの駆動方法は、リング状のステ
ータに２区分して設けた圧電素子に、位相の異なる駆動
信号の高周波電圧を印加して、このステータに圧接した
ロータを駆動させる超音波モータの駆動方法において、
２区分した圧電素子の区分間に、ロータの異常振動によ
ってのみ同調して電圧を出力する形状のモニタ電極を設
け、モニタ電極から生じる電圧を検知し、圧電素子に印
加する駆動信号を制御してロータを駆動させるものであ
る。
ータに２区分して設けた圧電素子に、位相の異なる駆動
信号の高周波電圧を印加して、このステータに圧接した
ロータを駆動させる超音波モータの駆動方法において、
２区分した圧電素子の区分間に、ロータの異常振動によ
ってのみ同調して電圧を出力する形状のモニタ電極を設
け、モニタ電極から生じる電圧を検知し、圧電素子に印
加する駆動信号を制御してロータを駆動させるものであ
る。
また、モニタ電極は、共振周波数に近づきすぎたときに
電圧を発生し、その電圧検知により制御回路が駆動信号
を制御して共振周波数に近づきすぎないようにする。
電圧を発生し、その電圧検知により制御回路が駆動信号
を制御して共振周波数に近づきすぎないようにする。
［作用］
上記の超音波モータの駆動方法では、共振周波数を検知
するのに、ロータを駆動する進行波の基本周波数によっ
て同調しない大きさのモニタ電極（例えば、ステータの
円周方向に対して進行波の波長をんとすると３／８んの
大きさに形成したモニタ電極）が用いられているので、
第２図のモニタ電圧と駆動周波数の関係の曲線図に示す
ように、超音波モータの駆動周波数が共振周波数に近づ
いて、ロータの異常振動による異音が発生すると直に、
モニタ電極から電圧が出力され、ロータの乱れ振動の検
出ができる。そして、この検出値に応じて発振器から発
振させる信号が設定され、モータを駆動する駆動信号を
適当に制御して超音波モータを駆動させている。
するのに、ロータを駆動する進行波の基本周波数によっ
て同調しない大きさのモニタ電極（例えば、ステータの
円周方向に対して進行波の波長をんとすると３／８んの
大きさに形成したモニタ電極）が用いられているので、
第２図のモニタ電圧と駆動周波数の関係の曲線図に示す
ように、超音波モータの駆動周波数が共振周波数に近づ
いて、ロータの異常振動による異音が発生すると直に、
モニタ電極から電圧が出力され、ロータの乱れ振動の検
出ができる。そして、この検出値に応じて発振器から発
振させる信号が設定され、モータを駆動する駆動信号を
適当に制御して超音波モータを駆動させている。
このため、超音波モータは、共振周波数に近い駆動周波
数で駆動できるので、高出力で回転するとともに、長時
間発生する異音が防止され、駆動の際に生じる騒音が低
くなる。
数で駆動できるので、高出力で回転するとともに、長時
間発生する異音が防止され、駆動の際に生じる騒音が低
くなる。
［実施例］
以下、この発明に係る超音波モータの駆動方法の一実施
例を説明する。
例を説明する。
この超音波モータの駆動方法は、超音波モータのロータ
に生じる異常振動を素早（検知して圧電素子に印加する
電圧制御を行ない、効率良くモタを駆動させるものであ
る。この駆動方法で駆動する超音波モータは、リング状
のステータ１が設けられ、このステータｌに２区分させ
た圧電素子２が接着され、圧電素子２の各区分に位相の
異なる高周波電圧を印加させて、このステータ１に圧接
したロータを駆動させる構造のものである。
に生じる異常振動を素早（検知して圧電素子に印加する
電圧制御を行ない、効率良くモタを駆動させるものであ
る。この駆動方法で駆動する超音波モータは、リング状
のステータ１が設けられ、このステータｌに２区分させ
た圧電素子２が接着され、圧電素子２の各区分に位相の
異なる高周波電圧を印加させて、このステータ１に圧接
したロータを駆動させる構造のものである。
この超音波モータの駆動方法において、ロータの異常振
動を検出するため、第１図（ａ）に示す２区分した圧電
素子２の区分間に、ステータ１の円周方向に対して３／
８尤の大きさのモニタ電極３が設けられている。ここで
、λはロータを駆動するため、ステータ１上に発生させ
る進行波の波長の長さである。
動を検出するため、第１図（ａ）に示す２区分した圧電
素子２の区分間に、ステータ１の円周方向に対して３／
８尤の大きさのモニタ電極３が設けられている。ここで
、λはロータを駆動するため、ステータ１上に発生させ
る進行波の波長の長さである。
このモニタ電極３の大きさと、モニタ電極３がら発生す
るモニタ電圧の周波数との間には、モニタ電極３を短く
すると、それによって発生する電圧の周波数が高くなる
というアンテナのエレメント長と同じ相関関係がある。
るモニタ電圧の周波数との間には、モニタ電極３を短く
すると、それによって発生する電圧の周波数が高くなる
というアンテナのエレメント長と同じ相関関係がある。
このためモニタ電極３の長さを３／８尤にしたとき、モ
ニタ電極３から発生するモニタ電圧の周波数は、第３図
に示すように基本周波数（凡の波長をもつ周波数）の２
／３倍、２倍等となる。
ニタ電極３から発生するモニタ電圧の周波数は、第３図
に示すように基本周波数（凡の波長をもつ周波数）の２
／３倍、２倍等となる。
この結果モニタ電極３からは、基本周波数によって電圧
が出力されず、ロータの異常振動によって生じる基本周
波数以外の周波数によって電圧が出力される。なお、こ
の実施例では、モニタ電極３の大きさを３／８λにした
が、これに限定するものではなく、基本周波数によって
電圧が発生せず、共振周波数に近づき過ぎたときに電圧
を発生する形状であれば良い。
が出力されず、ロータの異常振動によって生じる基本周
波数以外の周波数によって電圧が出力される。なお、こ
の実施例では、モニタ電極３の大きさを３／８λにした
が、これに限定するものではなく、基本周波数によって
電圧が発生せず、共振周波数に近づき過ぎたときに電圧
を発生する形状であれば良い。
モニタ電極３から生じるモニタ電圧を受けて駆動信号を
制御する駆動回路には、第１図（ｂ）に示す回路を使用
する。
制御する駆動回路には、第１図（ｂ）に示す回路を使用
する。
モニタ電極３の出力端子には保護抵抗４を介してダイオ
ード５が設けられ、モニタ電圧の整流を行なっている。
ード５が設けられ、モニタ電圧の整流を行なっている。
このダイオード５からの整流電圧は、感度調整抵抗６を
通ってインピーダンス回路７で高入力インピーダンス信
号にされる。この感度調整抵抗６とインピーダンス回路
７どの間には、インピーダンス回路７を保護するための
保護ダイオード８が設けられている。
通ってインピーダンス回路７で高入力インピーダンス信
号にされる。この感度調整抵抗６とインピーダンス回路
７どの間には、インピーダンス回路７を保護するための
保護ダイオード８が設けられている。
ここで用いられるインピーダンス回路７は、２つのＮＯ
Ｔゲート７ａ、 ７ｂと、これらＮＯＴゲート７ａ、
７ｂの間に設けられ、モータ駆動のＯＮ、 ＯＦＦ切り
換えを行なうスイッチ７ｃと、ＮＯＴゲート７ａ、７ｂ
の高入力インピーダンスを固定して、異常発振を防止す
るプルダウン抵抗７ｄとを備えた回路構成になっている
。
Ｔゲート７ａ、 ７ｂと、これらＮＯＴゲート７ａ、
７ｂの間に設けられ、モータ駆動のＯＮ、 ＯＦＦ切り
換えを行なうスイッチ７ｃと、ＮＯＴゲート７ａ、７ｂ
の高入力インピーダンスを固定して、異常発振を防止す
るプルダウン抵抗７ｄとを備えた回路構成になっている
。
インピーダンス回路７の出力端子には、抵抗８ａとコン
デンサ８ｂからなる時定数を大きく取った積分回路８が
接続され、インピーダンス回路７がら出力される高入力
インピーダンス信号を積分回路８によって平滑な電圧信
号にさせている。
デンサ８ｂからなる時定数を大きく取った積分回路８が
接続され、インピーダンス回路７がら出力される高入力
インピーダンス信号を積分回路８によって平滑な電圧信
号にさせている。
この積分回路８の出力端子は、発振器９に接続され、積
分回路８の電圧信号に比例した周波数の駆動信号を発振
器９から出力している。この発振器９の出力端子は２つ
に分岐され、一方は移相器１０を介して電力増幅器１１
ａに接続され、他方はそのまま電力増幅器ｌｌｂに接続
されている。この移相器１０では、発振器９から電力増
幅器１１ａ、ｌｌｂに出力させる２つの駆動信号の位相
差をπ／２にさせて、位相の異なる信号を出力させてい
る。
分回路８の電圧信号に比例した周波数の駆動信号を発振
器９から出力している。この発振器９の出力端子は２つ
に分岐され、一方は移相器１０を介して電力増幅器１１
ａに接続され、他方はそのまま電力増幅器ｌｌｂに接続
されている。この移相器１０では、発振器９から電力増
幅器１１ａ、ｌｌｂに出力させる２つの駆動信号の位相
差をπ／２にさせて、位相の異なる信号を出力させてい
る。
このような駆動信号を発振器９から受けた電力増幅器１
１ａ、 ｌｌｂでは、駆動信号を高電圧に増幅させて２
区分された圧電素子２にそれぞれ印加させ、圧電素子２
を振動させて超音波モータを駆動させるようになってい
る。
１ａ、 ｌｌｂでは、駆動信号を高電圧に増幅させて２
区分された圧電素子２にそれぞれ印加させ、圧電素子２
を振動させて超音波モータを駆動させるようになってい
る。
［発明の効果］
この発明の超音波モータの駆動方法では、基本周波数で
同調しないモニタ電極を使用して圧電素子に印加する駆
動信号を制御しているので、ロータの乱れ振動を素早く
検出し、駆動周波数が共振周波数に近づきすぎないよう
に超音波モータを駆動できる。
同調しないモニタ電極を使用して圧電素子に印加する駆
動信号を制御しているので、ロータの乱れ振動を素早く
検出し、駆動周波数が共振周波数に近づきすぎないよう
に超音波モータを駆動できる。
したがって、超音波モータから高出力が常に安定して得
られるとともに、長時間に及ぶ異音の発生が防止され、
駆動の際の騒音が低くなる。このため超音波モータが自
動車等のアクチュエータとして利用しやす（なる。
られるとともに、長時間に及ぶ異音の発生が防止され、
駆動の際の騒音が低くなる。このため超音波モータが自
動車等のアクチュエータとして利用しやす（なる。
第１図（ａ）はこの発明の実施例のモニタ電極を示す説
明図、第１図（ｂ）は同実施例で用いる駆動回路を示す
回路図、第２図はこの発明の駆動方法によるモニタ電圧
と駆動周波数との関係を示す曲線図、第３図は同モニタ
電極の大きさと同調する周波数の関係を示す曲線図、第
４図は従来の駆動回路を示す回路図、第５図は従来のモ
ニタ電圧と駆動周波数の関係を示す曲線図である。 １；ステータ ２：圧電素子 ３；モニタ電極４
；保護抵抗 ５：ダイオード ６；感度調整抵抗７
；インピーダンス回路 ８：積分回路 ９；発振器１０
、移相器 １１ａ、ｌｌｂ；電力増幅器部願人
ア ス モ 株 式 会 社
明図、第１図（ｂ）は同実施例で用いる駆動回路を示す
回路図、第２図はこの発明の駆動方法によるモニタ電圧
と駆動周波数との関係を示す曲線図、第３図は同モニタ
電極の大きさと同調する周波数の関係を示す曲線図、第
４図は従来の駆動回路を示す回路図、第５図は従来のモ
ニタ電圧と駆動周波数の関係を示す曲線図である。 １；ステータ ２：圧電素子 ３；モニタ電極４
；保護抵抗 ５：ダイオード ６；感度調整抵抗７
；インピーダンス回路 ８：積分回路 ９；発振器１０
、移相器 １１ａ、ｌｌｂ；電力増幅器部願人
ア ス モ 株 式 会 社
Claims (2)
- （１）リング状のステータに２区分して設けた圧電素子
に、位相の異なる駆動信号の高周波電圧を印加して、こ
のステータに圧接したロータを駆動させる超音波モータ
の駆動方法において、２区分した圧電素子の区分間に、
ロータの異常振動によってのみ同調して電圧を出力する
形状のモニタ電極を設け、モニタ電極から生じる電圧を
検知し、圧電素子に印加する駆動信号を制御してロータ
を駆動させるようにしたことを特徴とする超音波モータ
の駆動方法。 - （２）モニタ電極は、共振周波数に近づきすぎたときに
電圧を発生し、その電圧検知により制御回路が駆動信号
を制御して共振周波数に近づきすぎないようにした請求
項１記載の超音波モータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102913A JPH044769A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 超音波モータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102913A JPH044769A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 超音波モータの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044769A true JPH044769A (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=14340097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102913A Pending JPH044769A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 超音波モータの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH044769A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962953A (en) * | 1996-07-31 | 1999-10-05 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer with monitor electrodes for sensing unbalanced vibration of the transformer |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2102913A patent/JPH044769A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962953A (en) * | 1996-07-31 | 1999-10-05 | Nec Corporation | Piezoelectric transformer with monitor electrodes for sensing unbalanced vibration of the transformer |
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