JPH065991B2 - 自励式弾性波モ−タ - Google Patents
自励式弾性波モ−タInfo
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- JPH065991B2 JPH065991B2 JP60041740A JP4174085A JPH065991B2 JP H065991 B2 JPH065991 B2 JP H065991B2 JP 60041740 A JP60041740 A JP 60041740A JP 4174085 A JP4174085 A JP 4174085A JP H065991 B2 JPH065991 B2 JP H065991B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は弾性体に発生する弾性波により回転子を駆動す
ると共に、上記弾性波に基いて駆動信号を得るようにし
た自励式弾性波モータに関する。
ると共に、上記弾性波に基いて駆動信号を得るようにし
た自励式弾性波モータに関する。
本発明は自励式弾性波モータにおいて、帰還電圧検出用
の圧電体をＡ相のみ又はＢ相のみの振動を発生する位置
に設けたことにより、簡単な駆動回路を用いて、モータ
の正転及び逆転を行えるようにしたものである。
の圧電体をＡ相のみ又はＢ相のみの振動を発生する位置
に設けたことにより、簡単な駆動回路を用いて、モータ
の正転及び逆転を行えるようにしたものである。
第３図及び第４図は自励式回転型弾性波モータを原理的
に示すものである。
に示すものである。
第３図及び第４図において、リング状を成す金属等から
成る弾性体１の一方の面には、リング状を成す回転子２
が接触され、他方の面には駆動用圧電体３１〜３８及び
振動検出用圧電対が接着されている。
成る弾性体１の一方の面には、リング状を成す回転子２
が接触され、他方の面には駆動用圧電体３１〜３８及び
振動検出用圧電対が接着されている。
圧電体３１〜３４はＡ相を形成するもので、分極方向が
＋の圧電体と−の圧電体とを１周期として１ペアと成
し、これを図示の例では２ペア設けている。この１周期
の長さλは駆動電圧の波長λと等しく選ばれている。圧
電体３５〜３８はＢ相を形成するもので、上記Ａ相と同
様に構成されている。またＡ相とＢ相とは互いにλ／４
の機械的位相差を以って配されている。上記検出用圧電
体４は、図示のようにＡ相とＢ相との間に形成される3/
4・λの部分に設けられている。
＋の圧電体と−の圧電体とを１周期として１ペアと成
し、これを図示の例では２ペア設けている。この１周期
の長さλは駆動電圧の波長λと等しく選ばれている。圧
電体３５〜３８はＢ相を形成するもので、上記Ａ相と同
様に構成されている。またＡ相とＢ相とは互いにλ／４
の機械的位相差を以って配されている。上記検出用圧電
体４は、図示のようにＡ相とＢ相との間に形成される3/
4・λの部分に設けられている。
上記構成において、モータの正転を行う場合はスイッチ
５，６を接点ａ側に閉ざす。電源を投入すると、波長λ
により決定される周波数を有する駆動電圧がアンプ７を
通じてＡ相の圧電体３１〜３４に加えられると共に、こ
の駆動電圧を移相器８で９０°移相した駆動電圧がスイ
ッチ６、アンプ９を通じてＢ相の圧電体３５〜３８に加
えられる。これにより、弾性体１のＡ相と対応する部分
には、第５図の実線で示すような波長λの振動が発生
し、Ｂ相と対応する部分には、同図の点線で示すよう
な、波長λで且つＡ相の振動とλ／４の位相差を持つ振
動が発生する。この振動によって回転子２が弾性体１上
を回転する。
５，６を接点ａ側に閉ざす。電源を投入すると、波長λ
により決定される周波数を有する駆動電圧がアンプ７を
通じてＡ相の圧電体３１〜３４に加えられると共に、こ
の駆動電圧を移相器８で９０°移相した駆動電圧がスイ
ッチ６、アンプ９を通じてＢ相の圧電体３５〜３８に加
えられる。これにより、弾性体１のＡ相と対応する部分
には、第５図の実線で示すような波長λの振動が発生
し、Ｂ相と対応する部分には、同図の点線で示すよう
な、波長λで且つＡ相の振動とλ／４の位相差を持つ振
動が発生する。この振動によって回転子２が弾性体１上
を回転する。
また上記振動は検出用圧電体４により検出される。この
検出電圧は位相シフト回路１０により、Ａ相の振動の位
相と一致するように移相される。この移相された電圧は
アンプ７を通じてＡ相に帰還され、このＡ相を駆動する
と共に、移相器８、アンプ９を通じてＢ相を駆動する。
これによって回転子２が連続的に回転される。
検出電圧は位相シフト回路１０により、Ａ相の振動の位
相と一致するように移相される。この移相された電圧は
アンプ７を通じてＡ相に帰還され、このＡ相を駆動する
と共に、移相器８、アンプ９を通じてＢ相を駆動する。
これによって回転子２が連続的に回転される。
モータの逆転を行う場合はスイッチ５，６を接点ｂ側に
切換えることにより、第５図のＡ相の振動及びＢ相の振
動が第６図のように位相関係が逆になって、回転子２の
回転方向が逆転する。この場合、弾性体１を伝わる振動
の方向が正転時とは逆方向となるので、検出用圧電体４
で検出される電圧の位相は、正転時の検出電圧の位相に
対してずれる。これを放置すると、回転数や発生トルク
が正転時と異なったものとなる。このずれを補正するた
めに、逆転時の検出電圧は位相シフト回路１１により移
相されて、Ａ相の振動の位相と一致された後、帰還され
る。これと共に、移相器８の出力電圧をさらに移相器１
２により１８０°移相した電圧が、スイッチ６、アンプ
９を通じてＢ相に加えられる。
切換えることにより、第５図のＡ相の振動及びＢ相の振
動が第６図のように位相関係が逆になって、回転子２の
回転方向が逆転する。この場合、弾性体１を伝わる振動
の方向が正転時とは逆方向となるので、検出用圧電体４
で検出される電圧の位相は、正転時の検出電圧の位相に
対してずれる。これを放置すると、回転数や発生トルク
が正転時と異なったものとなる。このずれを補正するた
めに、逆転時の検出電圧は位相シフト回路１１により移
相されて、Ａ相の振動の位相と一致された後、帰還され
る。これと共に、移相器８の出力電圧をさらに移相器１
２により１８０°移相した電圧が、スイッチ６、アンプ
９を通じてＢ相に加えられる。
このような自励式弾性波モータは、他励式弾性波モータ
のように、発振器より一定周周波数の駆動信号を供給す
るものに比べて、温度特性、経時変化、負荷変動等に基
因する共振周波数の変化に伴うモータ特性の変化を補正
することができる利点がある。
のように、発振器より一定周周波数の駆動信号を供給す
るものに比べて、温度特性、経時変化、負荷変動等に基
因する共振周波数の変化に伴うモータ特性の変化を補正
することができる利点がある。
尚、本出願人は弾性波モータに関する発明を特願昭５８
−２１２０６号等により提案している。
−２１２０６号等により提案している。
従来の自励式弾性波モータの駆動回路は、第３図のよう
に正転時の位相シフト回路１０と、逆転時の位相シフト
回路１１と、切換えスイッチ５とを必要としていた。こ
のため回路構成が複雑となり、コストも高くなってい
た。
に正転時の位相シフト回路１０と、逆転時の位相シフト
回路１１と、切換えスイッチ５とを必要としていた。こ
のため回路構成が複雑となり、コストも高くなってい
た。
本発明においては、自励式弾性波モータにおいて、上記
弾性体の第１の相による弾性波のみを発生する位置に検
出よう圧電体を設けている。
弾性体の第１の相による弾性波のみを発生する位置に検
出よう圧電体を設けている。
回転方向に拘らず上記検出用圧電体から得られる検出電
圧に基づいて、第１及び第２の相の駆動電圧を得ること
できる。
圧に基づいて、第１及び第２の相の駆動電圧を得ること
できる。
第１図は本発明の実施例を示し、第３図と対応する部分
には同一符号を付してある。
には同一符号を付してある。
第１図において、弾性体１における3/4λの部分には、
λ／２の長さを有する検出用圧電体４が設けられてい
る。この圧電体４はＡ４相の端部の圧電体３４に接して
設けられ、またこの圧電体の中心、即ち、上記圧電体３
４からλ／４離れた位置に電極１３が設けられている。
この電極１３から取り出された検出電圧は位相シフト回
路１０に加えられる。
λ／２の長さを有する検出用圧電体４が設けられてい
る。この圧電体４はＡ４相の端部の圧電体３４に接して
設けられ、またこの圧電体の中心、即ち、上記圧電体３
４からλ／４離れた位置に電極１３が設けられている。
この電極１３から取り出された検出電圧は位相シフト回
路１０に加えられる。
上記構成によれば、検出用圧電体４は弾性波１に発生す
る振動のうち、Ａ相による振動のみを検出し、Ｂ相によ
る振動は正転、逆転に拘らず検出されることがない。し
かもこの検出電圧は正転、逆転に拘らず常にＡ相による
振動の位相と一致した位相を有するものとなる。従っ
て、位相シフト回路１０を１個設けるだけで良く、第３
図の位相シフト回路１１及びスイッチ５を省略すること
ができる。尚、この場合、位相シフト回路１０は微調整
用として用いられることになる。
る振動のうち、Ａ相による振動のみを検出し、Ｂ相によ
る振動は正転、逆転に拘らず検出されることがない。し
かもこの検出電圧は正転、逆転に拘らず常にＡ相による
振動の位相と一致した位相を有するものとなる。従っ
て、位相シフト回路１０を１個設けるだけで良く、第３
図の位相シフト回路１１及びスイッチ５を省略すること
ができる。尚、この場合、位相シフト回路１０は微調整
用として用いられることになる。
次に検出用圧電体４から上記のような検出電圧が得られ
る理由を第２図と共に説明する。
る理由を第２図と共に説明する。
先ず、Ａ相について考える。入力をＡ相のみとすると、
弾性体１に発生する弾性波は右回りにも左回りにも伝わ
る。右回りの振動をasin（kx−ωt）、左回りの振動をa
sin（kx＋ωt）とする。ここで、ａ：振動、ｋ：波の
数、ｘ：波の位置、ω：角周波数、ｔ：時間を示す。
弾性体１に発生する弾性波は右回りにも左回りにも伝わ
る。右回りの振動をasin（kx−ωt）、左回りの振動をa
sin（kx＋ωt）とする。ここで、ａ：振動、ｋ：波の
数、ｘ：波の位置、ω：角周波数、ｔ：時間を示す。
今、第１図に示すようにｘ座標を定めると、Ａ相による
波は、第２図に示すように、右回りの波と左回りの波と
の合成波２ａsinkxcosωｔとなる。このとき圧電体４は
ｘ＝3/4λの位置における振動を検出することになり、
その検出電圧は、ｔ＝０で最大、ｔ＝Ｔ／４でゼロとな
る。但し、Ｔ：波の周期とする。
波は、第２図に示すように、右回りの波と左回りの波と
の合成波２ａsinkxcosωｔとなる。このとき圧電体４は
ｘ＝3/4λの位置における振動を検出することになり、
その検出電圧は、ｔ＝０で最大、ｔ＝Ｔ／４でゼロとな
る。但し、Ｔ：波の周期とする。
次にＢ相について見ると、Ｂ相により発生する波は、Ａ
相により発生する波に対して、電気的にも機械的にも９
０°ずれている。従って、右回り及び左回りの波は第２
図のように、夫々asin｛ｋ（ｘ−λ/4）−ω（ｔ−T/
4）｝、asin｛k(x-t/4)＋ω(t-T/4}となり、これらの合
成波は−２ａcoskxsinωｔとなる。そしてＡ相の波とＢ
相の波とによる合成波２asin（kx−ωｔ）により、回転
子２が回転される。このときの圧電体４によるＢ相の波
の検出電圧は、ｘ＝3/4λにおける波形がｘ＝3/4λの点
を中心に点対象になっていることから、常にゼロとなっ
ている。また回転方向を逆転した場合でも、Ｂ相による
波が２ａcoskxsinωｔと正転時に対して符号が換わるだ
けであるので、検出電圧は常にゼロとなる。
相により発生する波に対して、電気的にも機械的にも９
０°ずれている。従って、右回り及び左回りの波は第２
図のように、夫々asin｛ｋ（ｘ−λ/4）−ω（ｔ−T/
4）｝、asin｛k(x-t/4)＋ω(t-T/4}となり、これらの合
成波は−２ａcoskxsinωｔとなる。そしてＡ相の波とＢ
相の波とによる合成波２asin（kx−ωｔ）により、回転
子２が回転される。このときの圧電体４によるＢ相の波
の検出電圧は、ｘ＝3/4λにおける波形がｘ＝3/4λの点
を中心に点対象になっていることから、常にゼロとなっ
ている。また回転方向を逆転した場合でも、Ｂ相による
波が２ａcoskxsinωｔと正転時に対して符号が換わるだ
けであるので、検出電圧は常にゼロとなる。
従って、上記検出電圧は回転方向に関係なく、Ｂ相の波
の影響を受けないので、一方向の回転時において、一つ
の位相シフト回転１０のみを調整して自励ループを構成
すれば、逆転時にもＡ相の駆動電圧と検出電圧との位相
関係を保たれる。
の影響を受けないので、一方向の回転時において、一つ
の位相シフト回転１０のみを調整して自励ループを構成
すれば、逆転時にもＡ相の駆動電圧と検出電圧との位相
関係を保たれる。
尚、自励式においては、ｘ＝3/4λの位置に検出電極１
３を置いているが、一般的には波の検出位置はｘ＝n/4
・λ（ｎ＝１，３，５…………）としてよい。即ち、弾
性体１の圧電体（３１）〜（３８）が設けられている部
分に、検出用の圧電体４を重ねて設けてもよい。また検
出用圧電体４の長さはλ／２より短くてもよいが、λ／
２とすれば検出電圧を大きくすることができる。
３を置いているが、一般的には波の検出位置はｘ＝n/4
・λ（ｎ＝１，３，５…………）としてよい。即ち、弾
性体１の圧電体（３１）〜（３８）が設けられている部
分に、検出用の圧電体４を重ねて設けてもよい。また検
出用圧電体４の長さはλ／２より短くてもよいが、λ／
２とすれば検出電圧を大きくすることができる。
〔発明の効果〕 従来の駆動回路に比べて、位相シフト回路を少なくとも
１個省略することができ、簡単な構成の駆動回路を用い
てモータの正転、逆転を行うことができる。
１個省略することができ、簡単な構成の駆動回路を用い
てモータの正転、逆転を行うことができる。
第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は第１図
の説明に供する波形図、第３図は従来の自励式弾性波モ
ータの原理を示す図、第４図は第３図の側面断面図、第
５図及び第６図は振動波形図である。 なお図面に用いた符号において、 31〜34……………Ａ相の圧電体 35〜38……………Ｂ相の圧電体 ４…………………検出用圧電体 １０………………位相シフト回路 １３………………検出電極 である。
の説明に供する波形図、第３図は従来の自励式弾性波モ
ータの原理を示す図、第４図は第３図の側面断面図、第
５図及び第６図は振動波形図である。 なお図面に用いた符号において、 31〜34……………Ａ相の圧電体 35〜38……………Ｂ相の圧電体 ４…………………検出用圧電体 １０………………位相シフト回路 １３………………検出電極 である。
Claims (1)
- 【請求項１】隣接する２個の圧電体の厚み方向の分極方
向が互いに逆方向となるように複数個の圧電体が配列さ
れて成る第１の相と、上記第１の相と同様に構成された
第２の相とが互いに９０度の機械的位相差を以ってリン
グ状を成す弾性体に設けられている自励式弾性波モータ
において、上記弾性体の上記第１の相による弾性波のみ
を発生する位置に検出用圧電体を設け、この検出用圧電
体から得られる検出電圧に基いて、上記第１及び第２の
相の駆動電圧を得るようにした自励式弾性波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041740A JPH065991B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | 自励式弾性波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041740A JPH065991B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | 自励式弾性波モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61203874A JPS61203874A (ja) | 1986-09-09 |
| JPH065991B2 true JPH065991B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=12616821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60041740A Expired - Fee Related JPH065991B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | 自励式弾性波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065991B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63113991U (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | ||
| JPH0191679A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-04-11 | Alps Electric Co Ltd | 電歪モーター |
| US5134348A (en) * | 1989-04-07 | 1992-07-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
| JPH04121398U (ja) * | 1991-04-19 | 1992-10-29 | 株式会社ケンウツド | 双方向駆動超音波リニアモータ |
| EP0823313A1 (en) * | 1996-08-08 | 1998-02-11 | Seiko Instruments Inc. | Ultrasonic motor for cutter apparatus |
-
1985
- 1985-03-01 JP JP60041740A patent/JPH065991B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61203874A (ja) | 1986-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |