JPH0576188A - 振動波モータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動波モータに内蔵する圧電体を用いた回転
角検出において、周期的な誤差発生を低減し回転角検出
の精度を向上させる。 【構成】 ロータ５に内蔵した圧電体６の電極１０を、
ステータ３に励振される波が持つπ／２［ｒａｄ］の位
相角を隔てて配置し、ステータ３の進行性振動をロータ
側でπ／２の位相角隔てた位置から電気信号ｂ₁ ，ｂ₂
として検出する。２系統ある検出信号ｂ₁ ，ｂ₂ は全波
整流回路１１に入力し、整流後の２つの信号ｃ₁ ，ｃ₂
は演算回路１２により差がとられ、比較器でデジタル信
号ｅに変換後、分周する。分周された信号ｆとステータ
駆動信号と同期した信号ｇとの位相差を検出することに
より回転角検出信号ｈを得る。この結果、位相角πを周
期として発生している回転角検出誤差をπ／２ずれた電
極位置により検出した信号の位相を重ね合わせることが
可能になり周期的な回転角検出誤差を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波領域の振動を駆
動源とする振動波モータ、特に回転角を検出する回転角
検出機構を備える駆動波モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性体に伝搬する進行波を動作原理とす
る振動波モータが、特願昭５７−２９４００号明細書、
および日経メカニカル１９８９ ８−２１（ｎｏ．３０
４）１１４頁に紹介されている。振動子である圧電素子
と弾性体とを一体化したステータに位相が異なる２相以
上の電気信号を入力し、ステータに波の腹と節が移動す
る屈曲進行波を発生させる。屈曲進行波が励振されてい
るステータ上のある一点に着目すると、進行波の凹凸に
よる上下運動と部材の伸縮による水平方向（ロータの移
動方向）との運動とが重なり、一点は楕円軌道を描く。
この楕円軌道の頂点付近をロータと加圧接触させること
により、ステータに励振されている進行波の進む向きと
は逆方向にロータが駆動される。以上が一般に用いられ
ている進行波を動作原理とする振動波モータの動作原理
である。

【０００３】また、回転角検出機能を備え、進行波を用
いた振動波モータは、本出願人から既に出願された特許
出願明細書（特願昭６３−１８４１６４号明細書，特願
昭６３−１５７２８９号明細書（特開平２−７８７６号
公報））に開示されている。この振動波モータの動作原
理について、図９および図１０を用いて説明する。

【０００４】図９は従来の回転角検出機能を備えた振動
波モータ装置の構成を説明した分解斜視図を含むブロッ
ク図であるが、図９の上部に示すように、弾性の共振子
１の裏面に、この共振子１と同様な形状の振動子２であ
る圧電素子を接合して一体化したステータ３を構成して
いる。ステータ３の図面上右方には、ロータ２１が設け
てあり、ばね８等の加圧手段によって所定の圧力に押圧
されている。ロータ２１は、ステータ３との圧力を部分
的に検出する圧電体２２を有し、この圧電体２２のステ
ータ３と接触する表面には、耐摩耗性に優れたエンジニ
アリングプラスチクスを用いたライニング４が接合され
ている。圧電体２２にある電極１０は、ステータ３に励
振されている屈曲進行波の凹凸に対応する接触圧力を検
出して電気信号ｂに変換して出力する。

【０００５】図９の駆動回路１９においては発振回路１
８よりステータ３の共振周波数に対応し、位相が異なる
２つ以上の振動性の信号群ｋが出力され、この信号群ｋ
を受けて電圧を昇圧する昇圧回路１７により駆動信号群
ａが出力される。駆動信号群ａは位相のみが異なり、振
幅や周波数は同一である。駆動信号群ａは、一般的には
進行波をステータ３に励振するために、π／２［ｒａ
ｄ］位相が異なる２つ以上の信号を与える。

【０００６】ロータ２１の回転角を検出するためには、
ロータ２１に内蔵された圧電体２２に設けられた電極１
０からの振動性の電気信号ｂを比較回路１３によりデジ
タル信号ｆに変換した後、このデジタル信号ｆとステー
タ３を駆動している信号群ａと同期した信号ｇとの位相
差を位相差検出回路１５により検出し、ロータ２１の回
転角度に対応した信号ｈを得る。

【０００７】図９の従来例のステータとロータの関係を
図９（ａ），（ｂ）に模式的に示してあり、ステータに
あるきざみやばね等は省略してある。ステータ３の基準
位置２４はステータ３に設定された極座標でθ＝０の位
置とした。

【０００８】図１０において、ステータ３の中心を原点
に、ステータ３の円周上の一部をステータの基準位置２
４とし、半径方向に原点と基準位置とを結ぶ半直線を基
準に、円周方向に反時計回りの向きにステータ３の回転
位置θ［ｒａｄ］を、半径方向に長さｒ［ｍ］とする極
座標を設定する。

【０００９】 Ａ［Ｖ］：入力電圧振幅 ｄ［μｍ／ｖ］：電気振動−機械振動の変換率 ｔ［ｓｅｃ］：時刻 ｆ［Ｈｚ］：ステータ３に供給される信号の周波数（周
期） θ［ｒａｄ］：ステータ３上の位置 ｎ：ステータ３に励振された進行波の波数 とする。ここでは一般的に採用されている方法として、
位相の異なる２相の電気信号により進行波を励振するも
のとする。振動子２に入力する電気信号を、

【００１０】

【数１】

【００１１】とする。φ₁ ，φ₂ の信号が加えられる圧
電素子の電極位置が互いに９０°位相ずれていることを
考慮すると、ステータに励振される振動は

【００１２】

【数２】

【００１３】で表される。δ₁ とδ₂ とがステータで合
成されて進行波が励振される。進行波の振幅を表す式は

【００１４】

【数３】

【００１５】となる。さらに、図９のロータ２１に内蔵
された圧電体２２の圧電効果による機械振動−電気振動
の変換率をｇ［Ｖ／μｍ］とし、圧電体２２に設けられ
た電極１０の位置をθとすると、ロータの電極１０から
出力される電気信号を表す式は、

【００１６】

【数４】

【００１７】となる。

【００１８】ステータの基準位置２４での振動は（５）
式でθ＝０として、

【００１９】

【数５】

【００２０】で得られる。

【００２１】ロータに内蔵された圧電体の電極の位置が
θ＝０の位置、すなわち図１０においてステータの基準
位置２４と同じ回転角の位置にある場合については、ロ
ータの電極１０から出力される振動性の信号ｂは（６）
式でθ＝０として

【００２２】

【数６】

【００２３】となる。従って、ロータ２１の電極１０が
ステータ３の基準位置２４と同じ回転角にある場合に
は、（７）式と（８）式との間に回転角θに伴う位相差
は生じない。同様に、駆動回路１９からの分岐した信号
ｇは（１）式に示す信号φ₁ と同期した信号でありこの
（１）式と（８）式との間にも回転角θに伴う位相差は
生じない。

【００２４】さて、ロータ２１が回転してロータ２１の
電極１０の位置が図１０（ｂ）に図示したようにθ＝ｍ
［ｒａｄ］の場合には、ロータ２１の電極１０から出力
される信号ｂは、（６）式においてθ＝ｍとして、

【００２５】

【数７】

【００２６】と表される。一方、ステータの基準位置で
の振動は（７）式と変わらず、あるいは、駆動回路１９
からの分岐した信号ｇも（１）式と変わらない。すなわ
ちロータの電極１０の位置がステータの基準位置と回転
角ｍ隔たった位置にある場合には、（９）式と（７）式
あるいは（９）式と（１）式で示されるように位相差は
ｍ・ｎとなる。ｎはステータに励振される進行波の波数
であり一定値であるから回転角ｍが増大すると位相差ｍ
・ｎも増大する。ｎはステータに励振される振動の波数
であり、ステータの設計により既知である。従って、ロ
ータの回転角に応じた位相差信号ｈを得ることにより、
ロータの回転角ｍ［ｒａｄ］を知ることができる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の振
動波モータ装置では、ステータを構成する振動子（圧電
素子）には振幅は同じで位相の異なる電気信号φ₁ ，φ
₂ を入力し、これら電気信号φ₁ ，φ₂ が変換された振
動δ₁ ，δ₂ が合成されて進行波がステータに励振され
る。しかし、実際には入力される（３）式，（４）式で
示される電気信号の振幅が同じで、位相差が９０°であ
っても、実際に励振される機械振動の振幅が異なり位相
差も９０°でない場合が生じる。この理由としては、２
つの信号に対して、 圧電素子上に印刷された電極面積と電極位置の偏り、 圧電素子の特性である電気信号から機械振動への変換
効率の偏り 圧電素子と共振子との接合強度が異なる ことが原因として考えられる。そして、２つの電気信号
の振幅が同じで位相差が９０°であっても、実際にステ
ータに励振される振動の大きさに違いが生じる場合、あ
るいは位相差にも誤差が生じている場合には、ステータ
の振動とロータに内蔵された圧電体からの信号との位相
差が、ロータの回転角度に正しく対応しなくなる。この
ことについて数式を用いて更に説明する。

【００２８】電気信号φ₁ に対する電気−機械変換率ｄ
をｄ₁ 、電気信号φ₂ に対する変換率ｄをｄ₂ とする
と、ステータ３に励振される振動は

【００２９】

【数８】

【００３０】となるが、さらに、φ₁ ，φ₂ の信号が加
えられる圧電素子のうち、一方の電極位置が設計値の位
相差９０°から電気位置の誤差角ε［ｒａｄ］だけずれ
ている場合を考慮すると、ステータに励振される振動は

【００３１】

【数９】

【００３２】で示される。

【００３３】ｄ₂ ／ｄ₁ ＝α とおくと、ステータに励振される波を表す式は

【００３４】

【数１０】

【００３５】で示される。

【００３６】但し、（１３）式は周期関数の逆関数であ
り、無限多価関数である。以降、特に注意しない限り−
π／２〜＋π／２の主値を対象とする。

【００３７】第１の電気信号による振動と第２の電気信
号による振動との位相および振幅とも異なる場合につい
て、ロータ２１が回転してロータ２１の電極１０の位置
がθ＝ｍ［ｒａｄ］の場合には、ロータ２１の電極１０
から出力される信号ｂは、（１２），（１３）式におい
てθ＝ｍとして、

【００３８】

【数１１】

【００３９】となる。このとき、

【００４０】

【数１２】

【００４１】で示される回転角度の検出誤差が生じるこ
とになり問題である。

【００４２】

【課題を解決するための手段】（１６）式で示される回
転角検出誤差はステータに励振される波の２倍の周期を
持つ。つまりステータに励振される波の位相π／２［ｒ
ａｄ］に相当する角度だけ離れた位置で検出される回転
角検出の誤差は、（１６）式で示される周期の１／２に
あたり符号が反転している。従って回転角検出用の電極
をπ／２［ｒａｄ］の位相角隔てた位置に２系統設けて
回転角検出の誤差が相殺するように信号処理をすること
により、（１６）式で示される周期的な回転角検出誤差
を低減できる。

【００４３】すなわち、ロータに備えた圧電体は、絶縁
部を挟んでπ／２［ｒａｄ］の位相角で配置された圧力
検出用電極を少なくとも１つ以上備え、π［ｒａｄ］の
位相角を隔てた隣合う圧力検出用電極は互いに逆方向に
分極を施し、π［ｒａｄ］の位相角を隔てた圧力検出用
電極のそれぞれから出力する信号を並列に接続して一つ
の圧力検出信号とし、前記電極とはπ／２［ｒａｄ］の
位相角を隔てて配置された残りの圧力検出用電極につい
てもπ［ｒａｄ］の位相角を隔てた電極から出力する信
号を並列に接続し前記圧力検出信号とは別に一つの圧力
検出信号とし、前記の２つの圧力検出信号を受けてそれ
ぞれ整流を行う２つの全波整流回路を備え、前記の全波
整流回路から出力された２つの信号の大きさの差をとる
演算回路と、前記演算回路の出力信号を受けてこの信号
と同期したデジタル信号に変換する比較回路と、前記比
較回路の出力信号が持つ周期を半分にする分周回路と、
前記分周回路の出力信号と前記の共振子に入力する信号
を分岐した信号とを入力して前記ロータの回転角に対応
した位相差を検出する位相差検出回路を備えることを特
徴とする振動波モータ装置を用いる。

【００４４】あるいは、前記の振動波モータ装置におい
て、振動子の一部に振動検出用の電極を設け、この電極
より出力される信号をデジタル信号に変換する比較回路
を設け、前記比較回路から出力される信号を、共振子に
入力する信号を分岐した信号に代えて位相差検出回路に
入力することを特徴とする振動波モータ装置を用いるこ
とにより回転角検出の誤差を低減できる。

【００４５】

【実施例】図１において共振子１は、燐青銅やアルミ青
銅および黄銅などの弾性を有する材料で形成される。共
振子１の下面に接合されている振動子（圧電素子）２に
は、電気信号（例えば４７ｋＨｚ，±７０Ｖの正弦波状
の超音波）を入力してステータ３の屈曲進行波を励振す
る。振動子２は、従来の技術のところで説明したよう
に、ステータ３に屈曲進行波が生じることによって、楕
円軌跡をもつ振動を生ずる。この振動をライニング４に
皿ばね８によって加圧して接触させることによって、ロ
ータ５に回転運動が生じる。

【００４６】ロータ５に設けた圧電体６は、圧力によっ
て生じる歪みに対して電圧が変化する圧力検出器であ
り、直径３０ｍｍ，厚さ０．５ｍｍの圧電素子を用いて
いる。

【００４７】圧電体６がステータ３と接触する表面に
は、耐摩耗性に優れたエンジニアリングプラスチクスを
用いたライニング４が接合されている。圧電体６の他方
の面は、ロータ５に接合されている。

【００４８】この振動波モータ装置は、ロータ５に位相
角でπ／２［ｒａｄ］隔てた位置に２系統の圧力検出用
電極と、この電極からの２つの信号ｂ₁ ，ｂ₂ を利用し
て精度劣化につながる周期的な位相の遅れと進みを低減
する信号処理回路を持つ点が従来の装置と大きく異なる
点である。

【００４９】以下、図１の実施例を示した図と図２に示
した回転角検出用圧電体６の電極パターンを表す平面図
とを利用して説明する。

【００５０】ロータ５に設けた圧電体６には、ステータ
３を励振される屈曲進行波の山と谷とに対応する位置に
電極１０を設けて、部分的な接触圧力を検出し、電気信
号ｂ₁ ，ｂ₂ に変換して出力する。本発明の電極１０
は、圧電体６に絶縁部１１を挟んでステータ３に励振さ
れる波が持つπ／２［ｒａｄ］の位相角を隔てた位置に
配置する。このように配置することによりステータ３に
励振されている進行性の振動をロータ側でπ／２［ｒａ
ｄ］の位相角だけずれた位置から常に検出することがで
きる。さらに感度を増すために、２系統それぞれについ
て位相角でπ［ｒａｄ］隔てた位置にも電極１０を設け
る。このπ［ｒａｄ］の位相角を隔てた位置にある圧力
検出用電極は、互いに逆方向に分極を施すことにより、
位相角でπ［ｒａｄ］の位置においてステータ３に励振
されている振動の凹凸に対応させる。そして一系統あた
りステータ３に励振される波数の２倍の数の電極１０を
設け、最大で波数の合計４倍の圧力検出用電極により２
系統の圧力検出群を構成する。

【００５１】本実施例の振動波モータでは、ステータ３
に５つの山をもつ進行波を励振して駆動するように設計
されているために、検出用の圧電体６には、位相角でπ
／２［ｒａｄ］、実際の配置を示す角度では１８度隔て
た位置に、異なる系統の信号を出力するための電極を合
計１０組設け、そのうち位相角でπ［ｒａｄ］隔てた位
置にある電極は逆方向に分極を施す。結局、１８度ずつ
隔てた２０個の圧力検出用電極が＋，＋，−，−，＋，
＋，−，−，…の順に分極が行われた電極が設けられ
る。

【００５２】この圧電体６に設けた２０個の電極のう
ち、位相角でπ［ｒａｄ］ずつ隔てた位置にある１０個
電極をそれぞれ接続し、２系統の圧力検出信号ｂ₁ ，ｂ
₂ を取り出す。検出信号ｂ₁ ，ｂ₂ の処理を図１と信号
波形を示した図３を利用して説明する。この２系統ある
検出信号ｂ₁ ，ｂ₂ はそれぞれ全波整流回路１１に入力
し、全波整流した後に整流後の２つの信号ｂ₁ ，ｂ₂ は
演算回路１２により信号ｃ₁ ，ｃ₂ の差がとられる。２
系統ある正弦波形をゼロ電位で折り返した波形をもつ信
号ｃ₁ ，ｃ₂ は差動により三角波形をもつ信号ｄにな
る。比較回路１３により三角波形信号ｄのゼロクロス点
において信号のデジタル化が行われる場合には、位相角
で±π／４［ｒａｄ］近傍の２つの検出信号ｃ₁ ，ｃ₂
の差をとった結果が三角信号のゼロクロス点になり両者
の検出信号の位相誤差を重ねあわせることに相当するた
め、検出位相誤差は低減される。さて演算回路１２から
の出力信号ｄは、比較回路１３によって振動波形の正負
がそれぞれ“１”と“０”に対応するデジタル信号ｅに
変換される。このデジタル信号ｅの周期は、ステータ３
を駆動する信号と同期した信号ｇの２倍の周期を持つ。
このため周期を半分にする分周回路１４に入力する。分
周回路１４の出力信号ｆは、図１０のステータの基準位
置２４に相当する振動と同期したパルス信号ｇと共に位
相差検出回路１５に入力する。

【００５３】ステータの基準位置２４に相当する振動を
電気信号ｇとして取り出す方法には２つある。一つは図
１に示したように、ステータ３に供給されるモータ駆動
回路１９から分岐した信号ｇを使用する方法である。圧
電素子駆動用の信号群ａに変換する昇圧回路１７の手前
からデジタル信号の状態で分岐させることができるた
め、特別な回路が不要な点が長所である。また別の方法
は、本発明の第２の実施例を示す図４にあるように、ス
テータ３の機械振動を振動検出器を用いて取り出す方法
でステータ３を駆動している圧電素子上にセンサ用電極
７を作り、そこから電気信号を取り出し、比較回路１３
によりデジタル信号１３に変換して位相差検出回路１５
に入力する方法である。共振状態の圧電素子に流入する
電圧と電流とは共振状態の変化により両者の位相関係が
外部負荷や環境温度により変動する。図１の方法では、
共振状態の変化を検出することは不可能なのに対して、
図４の方法はステータ３の振動を直接検出しているので
共振状態の変化に対して誤差が発生するおそれがないの
が長所である。

【００５４】さて、回転角検出用圧電体６から出力され
全波整流，演算および分周処理された信号ｆと、ステー
タの基準位置２４の振動に相当する信号ｇとは、位相差
検出回路１５に入力してその位相差を検出する。この位
相差が回転角に対応する。位相差検出回路１５をＡＮＤ
ゲートで構成することにより、図３に示すように回転角
を表す位相差をデジタル信号ｈのＤＵＴＹ比、 ｔ_a ／Ｔ として出力することができる。ここでＴ［ｓｅｃ］はス
テータに励振された進行波の周期であり、ｔ_a ［ｓｅ
ｃ］は位相差検出回路から出力されたデジタル信号の１
の時間を示している。回転角はＤＵＴＹ比に２πを掛け
位相角に換算したのち波数で除して求めることができ
る。すなわち、 回転角＝ｔ_a ／Ｔ×２π／ｎ［ｒａｄ］ となる。

【００５５】また、実際の圧力検出信号ｂ₁ ，ｂ₂ に
は、不要な機械振動や、圧電体上に設けた電極の容量に
起因する共振等がノイズとして混在するため図５に示す
ように、検出信号ｂ₁ ，ｂ₂ は圧力検出用圧電体と全波
整流回路１１の間に設けた帯域通過フィルタ２０にそれ
ぞれ入力してステータ３の駆動振動の周波数を中心周波
数とする信号成分だけを取り出すようにする。

【００５６】以上述べた実施例について、さらに数式と
図を用いて２系統の回転角検出用電極による信号検出か
ら信号処理を行うことにより誤差が低減される様子を説
明する。

【００５７】２相の駆動信号で励振された進行波が歪ん
でいる場合に、すなわちステータ基準位置での振動が
（１２），（１３）式で示されるとき、２系統ある電極
の内、一方の電極から出力される信号は、（１４），
（１５）式で示される。

【００５８】また他方の系統の電極から検出される信号
は、位相角でπ／２［ｒａｄ］ずれた進行波の振動が検
出されることから（１２），（１３）式で

【００５９】

【数１３】

【００６０】として、

【００６１】

【数１４】

【００６２】となる。回転角検出の誤差は

【００６３】

【数１５】

【００６４】で示される。更に（１６）式で示される誤
差と（２０）式で示される誤差および（１６）式と（２
０）式とを重ね合わせたときの誤差、

【００６５】

【数１６】

【００６６】で示される。（２１）式の計算結果を図６
（ａ）〜（ｄ），図７（ｅ）〜（ｈ）に示す。

【００６７】図６，図７では、２相の駆動信号群ａが振
動子２と共振子１により機械振動に変換される場合に生
じる振幅誤差と位相誤差をいろいろ変化させ、回転角検
出の誤差に対する影響を図に示す。図６，図７では横軸
にロータの回転角度ｍ［ｒａｄ］を位相角で示し（つま
り位相角π［ｒａｄ］のとき実際のロータ回転角はπ／
ｎ［ｒａｄ］となる）、縦軸には回転角検出の誤差角を
示す。（１６）式，（２０）式をそれぞれ細線で、（２
１）式を太線で示す。図６（ａ）から図７（ｈ）まであ
る一連の図は、ステータ３で生じる進行波の誤差を以下
のように設定して計算したものである。

【００６８】 図６（ａ） 振幅誤差α＝１．５ 位相誤差ε＝０° 図６（ｂ） 振幅誤差α＝０．７ 位相誤差ε＝０° 図６（ｃ） 振幅誤差α＝１．０ 位相誤差ε＝１８° 図６（ｄ） 振幅誤差α＝１．０ 位相誤差ε＝−１８
° 図７（ｅ） 振幅誤差α＝１．５ 位相誤差ε＝１８° 図７（ｆ） 振幅誤差α＝１．５ 位相誤差ε＝−１８
° 図７（ｇ） 振幅誤差α＝０．７ 位相誤差ε＝１８° 図７（ｈ） 振幅誤差α＝１．０ 位相誤差ε＝０° ところで本発明で問題にしている回転角の検出は、ある
回転角の時に計測した検出信号の位相と、ロータが回転
して再び計測した時の位相とを比較して、回転角度を算
出するものである。すなわちステータの基準位置からの
絶対的な回転角ではなく、相対的なロータ回転角度を検
出するものである。従って回転角検出の誤差に対しては
基準位置からの回転角ｍ［ｒａｄ］に対する誤差より
も、誤差が変動することの方が問題となる。図６，図７
において何れの振幅誤差αと位相誤差εに対しても、太
線で示された誤差変動は細線で示された誤差変動よりも
小さい。すなわち（１６）式，（２０）式で示される誤
差変動よりも、（１６）式と（２０）式とを重ね合わせ
た（２１）式で示される誤差変動の方が小さい。従って
相対的な回転角検出においては、（２１）式で示される
ように２系統の検出信号を重ね合わせることにより、回
転角検出の誤差を低減できる。

【００６９】さらに回転角検出誤差の低減を実験結果に
より紹介する。図８（ａ）は本発明による振動波モータ
装置の回転角検出処理方法を用いて測定を行った回転角
検出における誤差の実測例を示すグラフである。本発明
による検出信号が持つ位相の重ね合わせをせずに、２系
統組み込まれた本発明の回転角検出電極の出力信号それ
ぞれに従来の１系統の回転角検出処理方法を適用して回
転角検出の測定を行った実測例を、図８（ｂ）に示す。
図８（ａ），（ｂ）において、横軸はステータの基準位
置に対するロータの回転角度を、図１０と同様にステー
タに励振された進行波の一波長を２π［ｒａｄ］とする
位相角で示した軸であり、ロータ１回転では１０π（波
数×２π）［ｒａｄ］である。縦軸には検出された回転
角の位相角を回転角に換算（波数で割る）した角度か
ら、実際の回転角度を差し引いた回転角度検出誤差を
［ｄｅｇ］で示している。図８（ａ）に示した本発明に
よる振動波モータ装置を用いて検出した回転角検出誤差
は、従来例を示す図８（ｂ）にみられる回転角検出誤差
の内、進行波の波長の１／２、すなわち位相角π［ｒａ
ｄ］を一波長に持つ周期的な誤差が低減されて従来例に
比べて小さい。

【００７０】

【発明の効果】駆動用の振動子である圧電素子上に設け
られた電極の形状、圧電素子の特性である電気信号から
機械振動への変換効率、及び振動子と共振子との接合強
度などにばらつきが生じることによって発生する回転角
検出特性の周期的な誤差に対して、本発明の振動波モー
タ装置は、２つの検出系により検出した回転角検出用の
位相差情報を重ね合わせることができるため、誤差の発
生を低減することができ、回転角検出精度の向上に効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示した分解斜視図を含
むブロック図である。

【図２】図１のロータ５に内蔵された圧電体６の電極パ
ターンを示した平面図である。

【図３】図１のブロックに入出力される信号の波形を示
した説明図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す分解斜視図を含む
ブロック図である。

【図５】本発明の振動波モータ装置の回転角検出回路部
分についての別の実施例を示すブロック図である。

【図６】従来の回転角検出誤差および図１に示す実施例
を用いた回転角検出誤差の計算例を示す図である。

【図７】従来の回転角検出誤差および図１に示す実施例
を用いた回転角検出誤差の計算例を示す図である。

【図８】図１に示す実施例および従来例における回転角
検出誤差の実測例を示すグラフである。

【図９】従来の振動波モータ装置を示す分解斜視図を含
むブロック図である。

【図１０】図８に示す従来例および図１に示す本発明を
示す実施例に共通な回転角検出の動作原理を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１ 共振子 ２ 振動子 ３ ステータ ４ ライニング ５，２１ ロータ ６，２２ 圧電体 ７ センサ電極 ８ ばね ９ ロータ基板 １０ 電極 １１ 全波整流回路 １２ 演算回路 １３ 比較回路 １４ 分周回路 １５ 位相差検出回路 １６，２３ 回転角検出回路 １７ 昇圧回路 １８ 発振回路 １９ 駆動回路 ２０ 帯域フィルタ ２４ 基準位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動波形を有する電気信号を入力して機械
   振動に変換する振動子と、前記振動子と結合した共振子
   とを有するステータと、前記ステータに加圧されて接触
   するロータとを備える振動波モータにおいて、 前記振動子により励振された前記ステータの振動を圧力
   変動として検出する圧電体を前記ロータに備え、前記圧
   電体は絶縁部を挟んでπ／２［ｒａｄ］の位相角で配置
   された圧力検出用電極を少なくとも１つ以上備え、π
   ［ｒａｄ］の位相角を隔てた隣合う圧力検出用電極は互
   いに逆方向に分極を施し、π［ｒａｄ］の位相角を隔て
   た圧力検出用電極のそれぞれから出力する信号を並列に
   接続して一つの圧力検出信号とし、前記電極とはπ／２
   ［ｒａｄ］の位相角を隔てて配置された残りの圧力検出
   用電極についてもπ［ｒａｄ］の位相角を隔てた電極か
   ら出力する信号を並列に接続し接続圧力検出信号とは別
   に一つの圧力検出信号とし、前記の２つの圧力検出信号
   を受けてそれぞれ整流を行う２つの全波整流回路を備
   え、前記の全波整流回路から出力された２つの信号の大
   きさの差をとる演算回路と、前記演算回路の出力信号を
   受けてこの信号と同期したデジタル信号に変換する比較
   回路と、前記の比較回路の出力信号がもつ周期を半分に
   する分周回路と、前記分周回路の出力信号と前記の共振
   子に入力する信号を分岐した信号とを入力して前記ロー
   タの回転角に対応した位相差を検出する位相差検出回路
   を備えることを特徴とする振動波モータ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の振動波モータ装置におい
   て、 振動子の一部に振動検出用の電極を設け、この電極より
   出力される信号をデジタル信号に変換する比較回路を設
   け、前記比較回路から出力される信号を、前記共振子に
   入力する信号を分岐した信号に代えて位相差検出回路に
   入力することを特徴とする振動波モータ装置。