JPH0475473A - 超音波モータの出力制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野Ｊ この発明は、駆動用高周波電圧の位相差を調整すること
により、超音波モータの出力を制御する超音波モータの
出力制御装置に関する。

［従来の技術］ 超音波モータには、ステータに２つの電極群を有する圧
電素子を貼り付け、この圧電素子に位相の異なった高周
波電圧を印加してステータに圧接したロータを駆動させ
るものがある。従来、この超音波モータの出力の大小を
制御するには、駆動周波数を変化させる方法、又は、駆
動電圧を変化させる方法が取られている。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、駆動周波数を変化させる方法では、駆動
周波数を共振点から遠ざけた場合、回路効率が犠牲とな
り、高効率で駆動することができない。他方、駆動電圧
を変化させる方法では、電圧を広範囲で変化させる必要
があるため、装置の電源回路が複雑になるとともに、パ
ワー系の素子が増えるので、回路自体が大型になり、ハ
イブリットＩＣ等の集積回路化することができない。

この発明は、これらの問題を解決するためになされたも
ので、回路効率を犠牲にせず、集積回路化が図れる超音
波モータの出力制御装置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出力制御装置は、ステータに
２つの電極群を有する圧電素子を貼り付け、この圧電素
子に位相の異なった高周波電圧を印加してステータに圧
接したロータを駆動する超音波モータの出力制御装置に
おいて、パルス信号を出力するクロック回路と、前記ク
ロック回路の出力信号を１／２分周する分周器と、クロ
ック回路と分周器の出力信号を入力信号とする第１アン
ド回路と、分周器の出力信号を入力信号とするノット回
路と、ノット回路の出力信号とクロック回路からの出力
信号を入力信号とする第２アンド回路と、第１アンド回
路からの出力信号を遅延させると共にその遅延時間を調
整できる第１遅延回路と、第２アンド回路からの出力信
号を遅延させると共にその遅延時間を調整できる第２遅
延回路と、第１及び第２アンド回路の８力信号から一方
の電極群の圧電素子に印加する交流電圧を得る第１増幅
回路と、第１及び第２遅延回路の出力信号から他方の電
極群の圧電素子に印加する交流電圧を得る第２増幅回路
とを備えたものである。

又、クロック回路、分周器、ノット回路、第１及び第２
アンド回路、第１及び第２遅延回路を集積回路にすると
良い。

［作用］ 上記の超音波モータの出力制御装置では、クロック回路
から出力されるパルス信号を分周器、ノット回路等を介
し、第１及び第２アンド回路の出力から交互に得られる
ようになっている。そして、このように得られたパルス
信号は、途中で第１又は第２遅延回路を経由させること
により元のパルス信号から遅延させる。

これら遅延回路で、同じ様にパルス信号の遅延時間を調
整すれば、第１増幅回路を介して得られる交流電圧と、
途中で第１及び第２遅延回路を経由して第２増幅回路を
介して得られる交流電圧との位相差を制御できる。超音
波モータの圧電素子の２つの電極群に印加する印加電圧
の位相差θとモータの出力ｆとの関係は、第４図に示す
ようになるので、位相差をＯ°〜９０”等に変化させれ
ば、超音波モータの出力な０から最高値まで制御できる
。

又、この出力制御装置では、パルス信号を利用して交流
電圧を得る構造をしているので、超音波モータと第１及
び第２増幅回路以外は集積回路にすることができる。

（実施例］ 以下、この発明に係る超音波モータの出力制御装置の一
実施例を説明する。

図を省略したが、この実施例で使用する超音波モータは
、リング状のステ〜りの裏面に２つの電極群を設けた圧
電素子を貼り付け、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である。

超音波モータの出力制御装置は、超音波モータの圧電素
子に印加する高周波電圧の位相差（θ）を０°〜９０°
まで変えることにより、超音波モータを停止させたり、
回転出力を低出力から高出力まで制御できるようになっ
ている。この装置の回路構成は第１図のようになってお
り、回路主要部の信号波形は第２図に示すようになって
いる。

出力制御装置は、一定の間隔を置いてパルス信号を発振
するクロック回路ｌにより作動するようになっている。

このクロック回路ｌの出力配線は途中で分岐され、第１
及び第２アンド回路２．３の入力側と、分周器４の入力
側に接続されている。

分周器４はクロック回路ｌのパルス信号を１７２分周さ
せる働きをして、このパルス信号を第１アンド回路２の
入力側、及びノット回路５を介して第２アンド回路３の
入力側に出力している。

第１アンド回路２は、クロック回路１のパルス信号と分
周器４から出力されるパルス信号を入力信号として作動
し、第２アンド回路３は、分周器４からノット回路５を
介して得た出力信号とクロック回路ｌの出力信号を人力
信号として作動する。これにより、第１及び第２アンド
回路２．３の出力側からは、パルス信号が交互に出力さ
れる。

第１アンド回゛路２の出力配線は、２つに分岐され、第
１遅延回路６ａの入力及び第１スイツチング素子（ＦＥ
Ｔ）７ａのゲートに接続されており、第２アンド回路３
の出力配線も同様に第２遅延回路６ｂの入力及び第２ス
イツチング素子７ｂのゲートに接続されている。そして
、第１遅延回路６ａの出力には、第３スイツチング素子
７ｃのゲートが接続され、第２遅延回路６ｂの出力に第
４スイツチング素子７ｄのゲートが接続されている。各
スイッチング素子７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄのソー
スはそれぞれ接地され、ドレインからはスイッチング信
号が出力できるようになっている。

スイッチング素子７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄから８
カされる信号は、１次コイルの中央夕・ツブから電源を
供給させた構造の第１又は第２トランス８ａ、　８ｂに
よって交流電圧にされ、超音波モータ９の圧電素子に印
加する駆動用電圧にされる。ここで、第１スイツチング
素子７ａのドレインは第１トランス８ａの１次コイルの
一方の端子に接続され、第２スイツチング素子７ｂのド
レインは同１次コイルの他方の端子に接続されて増幅回
路になっている。又、第３スイツチング素子７Ｃのドレ
インは、第２トランス８ｂの１次コイルの一方の端子に
接続され、第４スイツチング素子７ｄのドレインは同１
次コイルの他方の端子に接続されて増幅回路になってい
る。そして、これらトランス８ａ、８ｂの２次コイルの
一方は接地され、他方は超音波モータ９の圧電素子に設
けた２つの電極群にそれぞれ接続されている。

次に第３図を使用してこの実施例の出力制御装置に使用
されている２つの遅延回路６ａ、　６ｂについて説明す
る。

遅延回路６ａ、　６ｂは、２つのコンパレータ１０．１
１とＲＣ積分回路１２，１３　、そして１つのＲ／Ｓラ
ッチ回路１４によって構成されている。前記した第１又
は第２アンド回路２，３の出力信号は、第１積分回路１
２を介して第１コンパレータ１０の＋側に入力され、第
１コンパレータｌＯの一側には、遅延時間を可変させる
調整電圧が入力される構造になっている。

第１コンパレータｌＯの８カはラッチ回路１４のセット
（Ｓ）に入力されており、ラッチ回路１４のリセット（
Ｒ）には、ラッチ回路１４の出力（Ｑ）から第２積分回
路１３と第２コンパレータ１１を介して得られた出力信
号が入力される構造になっている。ここで、第２積分回
路１３の出力信号は第２コンパレータ１１の＋側に入力
され、第２コンパレータ１１の一側には基準電圧が印加
される構造になっている。これら回路構成の遅延回路で
は、ラッチ回路１４の出力（Ｑ）から、遅延されたパル
ス信号が出力される。

尚、第１コンパレータ１０の一側に入力する調整電圧を
可変させることにより、遅延回路６ａ、　６ｂから得ら
れるパルス信号の遅延時間を調整できるようになってい
る。又、図を省略したが、第１及び第２遅延回路６ａ、
　６ｂで遅延時間を同一にする必要があるので、各遅延
回路６ａ、　６ｂのコンパレータｌＯの一例に人力する
調整電圧を、同一の電源から得ることができるようにな
っている。

［発明の効果］ この発明の超音波モータの出力制御装置では、圧電素子
の２つの電極群に印加する位相の異なった高周波電圧の
位相差を遅延回路で調整することにより、出力制御を行
なうので、回路効率を犠牲にすることがない。又、パル
ス信号を利用して交流電圧を得るので、超音波モータと
第１及び第２増幅回路以外の回路は集積回路化させるこ
とができ、装置自体の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は同
回路の主要部の信号波形を示す波形図、第３図は同実施
例で使用する遅延回路を示す図、第４図超音波モータの
出力と位相差との関係を示す曲線図である。 ｌ：クロック回路 ４；分周器　　５；ノ アａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ；　スイ ８ａ、８ｂ；　　トランス １Ｇ、１１；コンパレータ １４；ラッチ回路 ２．３；アンド回路 ット回路　　６ａ、６ｂ；遅延回路 ッチング素子 ９；超音波モータ １２．１３．積分回路 出願人　ア　ス　モ　株　式　会　社 代理人　弁理士　　牧　　克　　次 第１ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータに２つの電極群を有する圧電素子を貼り
   付け、この圧電素子に位相の異なった高周波電圧を印加
   してステータに圧接したロータを駆動する超音波モータ
   の出力制御装置において、パルス信号を出力するクロッ
   ク回路と、前記クロック回路の出力信号を１／２分周す
   る分周器と、クロック回路と分周器の出力信号を入力信
   号とする第１アンド回路と、分周器の出力信号を入力信
   号とするノット回路と、ノット回路の出力信号とクロッ
   ク回路からの出力信号を入力信号とする第２アンド回路
   と、第１アンド回路からの出力信号を遅延させると共に
   その遅延時間を調整できる第１遅延回路と、第２アンド
   回路からの出力信号を遅延させると共にその遅延時間を
   調整できる第２遅延回路と、第１及び第２アンド回路の
   出力信号から一方の電極群の圧電素子に印加する交流電
   圧を得る第１増幅回路と、第１及び第２遅延回路の出力
   信号から他方の電極群の圧電素子に印加する交流電圧を
   得る第２増幅回路とを備えたことを特徴する超音波モー
   タの出力制御装置。
2. （２）クロック回路、分周器、ノット回路、第１及び第
   ２アンド回路、第１及び第２遅延回路を集積回路にした
   ことを特徴とする請求項１記載の超音波モータの出力制
   御装置。