JPH0697858B2 - Ultrasonic motor drive circuit - Google Patents

Ultrasonic motor drive circuit

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JPH0697858B2
JPH0697858B2 JP59195974A JP19597484A JPH0697858B2 JP H0697858 B2 JPH0697858 B2 JP H0697858B2 JP 59195974 A JP59195974 A JP 59195974A JP 19597484 A JP19597484 A JP 19597484A JP H0697858 B2 JPH0697858 B2 JP H0697858B2
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    • H02N2/163Motors with ring stator

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、超音波振動を利用した超音波モーターに係か
り、特に弾性体を励振させる圧電体を制御する駆動回路
に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic motor utilizing ultrasonic vibration, and more particularly to a drive circuit for controlling a piezoelectric body which excites an elastic body.

(発明の背景) 超音波モーターは、マグロウヒル社発行の「日経メカニ
カル、1983.2.28号」に開示されている如く、第4図及
び第5図に示すように弾性リング17と圧電体1とで構成
されるステーター部16と、ローター部15とから構成され
ている。この圧電体1の端子Mr-Mg間と端子Ml-Mg間は、
各々ある静電容量Cr,Clを有するコンデンサと見なすこ
とができる。ステーター部16の圧電体1をある特定の周
波数fmで励振させると、弾性リング17のローター側表面
には、これと同じ周波数を有する進行波が最も効率良く
発生する。この特定の周波数fmのことを以後、超音波モ
ーターの機械的共振周波数と呼ぶ。この機械的周波数fm
なる進行波がステーター部16に発生することにより、ロ
ーター部15が駆動される。
(Background of the Invention) An ultrasonic motor is composed of an elastic ring 17 and a piezoelectric body 1 as shown in FIGS. 4 and 5 as disclosed in "Nikkei Mechanical, No. 1983.2.28" issued by McGraw-Hill. It is composed of a stator portion 16 and a rotor portion 15 which are configured. Between the terminals Mr-Mg and between the terminals Ml-Mg of this piezoelectric body 1,
It can be regarded as a capacitor each having a certain capacitance Cr and Cl. When the piezoelectric body 1 of the stator portion 16 is excited at a specific frequency fm, a traveling wave having the same frequency as that on the rotor side surface of the elastic ring 17 is generated most efficiently. This specific frequency fm is hereinafter referred to as the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor. This mechanical frequency fm
When the traveling wave is generated in the stator portion 16, the rotor portion 15 is driven.

この超音波モーターの駆動回路は、第5図に示す如く、
圧電体1、コイルLl,Lr、発振器2から構成されてい
る。圧電体1と発振器2とは、端子Ggと端子Mgとで接続
され、また端子Grと端子Mr、及び端子Glと端子Mlでそれ
ぞれ間にコイルLr,コイルLlを介して接続されている。
発振器2は、端子Gr-Gg間と端子Gl-Gg間に互いに90度位
相が異なる発振周波数fなる正弦波を発生する。このコ
イルLl,Lrは、超音波モーターにより効率良く電力を供
給するために設けられている。ここで、コイルLrのイン
ダクタンスLrを、超音波モーターの機械的共振周波数fm
で駆動回路が直列共振するように、 Lr=1/4π2・fm・Cr (但し、CrはコンデンサCrの静電容量とする。) となるように選択し、同様にコイルLlのインダクタンス
Llも選択する。発振器2より、発振周波数fmなる正弦波
を発生させると、端子Mr-Mg間には発振器2の発振電圧
Vに比べて非常に大きな電圧Vf、 Vf=V/ωCr・R (但し、ω=2πfm,Rはリード線などの抵抗値であ
る。) が加わり、弾性リングが励振されて第1の定在波が生じ
る。同様に、端子Ml-Mg間に非常に大きな電圧Vf′、 Vf′=V/ωCl・R (但し、ω=2πfm,Rはリード線などの抵抗値であ
る。) が加わり、弾性リングが励振されて第2の定在波が生じ
る。
The drive circuit of this ultrasonic motor, as shown in FIG.
It is composed of a piezoelectric body 1, coils Ll and Lr, and an oscillator 2. The piezoelectric body 1 and the oscillator 2 are connected at terminals Gg and Mg, and are also connected at terminals Gr and Mr, and at terminals Gl and Ml via coils Lr and Ll, respectively.
The oscillator 2 generates a sine wave having an oscillation frequency f having a phase difference of 90 degrees between the terminals Gr-Gg and the terminals Gl-Gg. The coils Ll and Lr are provided to efficiently supply electric power to the ultrasonic motor. Here, the inductance Lr of the coil Lr is set to the mechanical resonance frequency fm of the ultrasonic motor.
, So that the drive circuit resonates in series, Lr = 1 / 4π 2 · fm · Cr (where Cr is the capacitance of the capacitor Cr), and similarly, the inductance of the coil Ll
Also select Ll. When a sine wave with an oscillating frequency fm is generated from the oscillator 2, a voltage Vf, Vf = V / ωCr · R (where ω = 2πfm , R is the resistance value of the lead wire, etc.), and the elastic ring is excited to generate the first standing wave. Similarly, very large voltages Vf ′ and Vf ′ = V / ωCl · R (where ω = 2πfm, R is the resistance value of the lead wire, etc.) are applied between the terminals Ml and Mg, and the elastic ring is excited. The second standing wave is generated.

従って、発生器2より、90度位相が相異なる発振周波数
fmなる2つの正弦波を同時に圧電体1に加えると、ステ
ーター部16に第1の定在波と第2の定在波が合成されて
進行波が発生し、ローター部15が回転される。
Therefore, the generator 2 generates oscillating frequencies with 90 degrees different phases.
When two sine waves fm are applied to the piezoelectric body 1 at the same time, the first standing wave and the second standing wave are combined in the stator section 16 to generate a traveling wave, and the rotor section 15 is rotated.

ところが、超音波モーターが駆動される環境が変化して
温度変化や経時変化等がおこると、超音波モーターの機
械的共振周波数fmは殆ど影響を受けないのに対し、圧電
体1の端子Mr-Mg間及び端子Ml-Mg間の静電容量Cr,Clは
共に大きく変化するので、圧電体の電気的共振周波数fe
は変化してしまう。その結果、駆動回路は超音波モータ
ーの機械的共振周波数fmと電気的共振周波数feとが一致
しなく成ってしまうので、進行波の発生の効率は減少
し、モーターとしての駆動効率が低下する。
However, when the environment in which the ultrasonic motor is driven changes and changes in temperature or changes with time occur, the mechanical resonance frequency fm of the ultrasonic motor is hardly affected, whereas the terminal Mr- Since the capacitances Cr and Cl between Mg and between terminals Ml and Mg change greatly, the electrical resonance frequency fe of the piezoelectric body
Will change. As a result, since the mechanical resonance frequency fm of the ultrasonic motor and the electric resonance frequency fe of the ultrasonic motor do not match, the efficiency of generation of the traveling wave is reduced and the driving efficiency of the motor is reduced.

(発明の目的) 本発明は、この欠点を解決し、超音波モーターの駆動回
路の電気的共振周波数を常に超音波モーターの機械的共
振周波数にほぼ一致させることにより、環境の変化によ
る超音波モーターの駆動条件が変化しても超音波モータ
ーの駆動効率の低下を防止するように機能する超音波モ
ーターの駆動回路を提供すことを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention solves this drawback, and by making the electric resonance frequency of the drive circuit of the ultrasonic motor substantially match the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor at all times, the ultrasonic motor due to environmental changes It is an object of the present invention to provide a drive circuit for an ultrasonic motor, which functions so as to prevent the drive efficiency of the ultrasonic motor from being lowered even if the drive conditions of the above change.

(発明の概要) かかる目的を達成するために、本発明は、超音波モータ
ーの機械的共振周波数に、駆動回路の電気的共振周波数
を一致させるために、可変インピーダンス素子回路及び
その制御回路を設け、温度変化や経時変化などに対し
て、超音波モーターの駆動効率の低下を防止するように
成したことを技術的要点としている。
(Summary of the Invention) In order to achieve such an object, the present invention provides a variable impedance element circuit and its control circuit in order to match the electrical resonance frequency of a drive circuit with the mechanical resonance frequency of an ultrasonic motor. The technical point is that the drive efficiency of the ultrasonic motor is prevented from deteriorating due to changes in temperature and changes with time.

(実施例) 第1図乃至第3図は、本発明の好適な一実施例を示し、
第1図は超音波モーターの駆動回路の概略図を示す。第
1図に於いて、インピーダンス素子回路3とインピーダ
ンス素子制御回路4とを駆動回路中に組み込み、圧電体
1の静電容量の変化をインピーダンス素子回路3を制御
することで調整する。このインピーダンス素子回路3を
含めた駆動回路の電気的共振周波数と、超音波モーター
の機械的共振周波数とを常に一致させる為に、インピー
ダンス素子制御回路4は、圧電体1のMr-Mg間の電圧
とコイルLrの電圧を、端子Ig-Ic間と端子Ig-Il間
とでピックアップし、両者の電圧の大小を比較した後、
インピーダンス素子回路3を制御する制御信号を端子群
Oから出力する。このインピーダンス制御回路4の出力
端子群Oからの制御信号により、インピーダンス素子回
路3は内部の容量リアクタンス成分の増減を行い前記両
電圧を一致させるように機能する。この原理を次に説明
する。
(Embodiment) FIG. 1 to FIG. 3 show a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 1 shows a schematic diagram of a drive circuit of an ultrasonic motor. In FIG. 1, the impedance element circuit 3 and the impedance element control circuit 4 are incorporated in the drive circuit, and the change in the electrostatic capacitance of the piezoelectric body 1 is adjusted by controlling the impedance element circuit 3. In order to always match the electric resonance frequency of the drive circuit including the impedance element circuit 3 and the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor, the impedance element control circuit 4 sets the voltage between Mr and Mg of the piezoelectric body 1
C and the voltage L of the coil Lr are picked up between the terminals Ig-Ic and between the terminals Ig-Il, and the magnitudes of both voltages are compared.
A control signal for controlling the impedance element circuit 3 is output from the terminal group O. By the control signal from the output terminal group O of the impedance control circuit 4, the impedance element circuit 3 functions to increase or decrease the internal capacitive reactance component and to make the both voltages equal. This principle will be described below.

第1図(B)において、第1図(A)の圧電体1の端子
Mr-Mg間に対応するコンデンサをコンデンサCrで示して
おり、また第1図(A)の発振器2内の交流電源の電圧
を、コンデンサCrの電圧を、コイルLrの電圧を
、抵抗Rの電圧をと示している。
In FIG. 1 (B), the terminals of the piezoelectric body 1 of FIG. 1 (A)
The capacitor corresponding to Mr-Mg is shown by capacitor Cr, and the voltage of the AC power supply in oscillator 2 in FIG. 1A is the voltage of capacitor Cr, the voltage of coil Lr is C.
L, and the voltage of the resistor R represents the L.

この回路の誘導リアクタンスXL及び容量リアクタンスXC
は、 XL=ωLr XC=1/ωCr と表せる。
Inductive reactance X L and capacitive reactance X C of this circuit
It is expressed as X L = ωLr X C = 1 / ωCr.

この回路の共振条件は、 XL=XC となるので |XL・|=|XC・| ||=||となる。Resonance condition of this circuit, since the X L = X C | X L · | = | X C · | | L | = | C | become.

従って、圧電体1が共振する条件は、 であるので、静電容量CrとインダクタンスLrとを上式を
満たすように設定する。
Therefore, the conditions under which the piezoelectric body 1 resonates are as follows: Therefore, the capacitance Cr and the inductance Lr are set so as to satisfy the above equation.

もし、前述した如く温度変化等が生じた場合は、圧電体
1の静電容量が変化する。一般に温度が上昇すると、圧
電体1の静電容量Crは、 Cr=Co+ΔC(Coは温度変化する前の圧電体1の静電容
量、ΔCは温度変化による前記静電容量の変化分)と増
加する。
If a temperature change or the like occurs as described above, the capacitance of the piezoelectric body 1 changes. Generally, when the temperature rises, the capacitance Cr of the piezoelectric body 1 increases with Cr = Co + ΔC (Co is the capacitance of the piezoelectric body 1 before the temperature change, ΔC is the change amount of the capacitance due to the temperature change). To do.

従って、式(1)は、 となり、また逆に温度が低下すると静電容量CrがCr=Co
−ΔCと言うように減少した場合は、 ||<|| となり、圧電体1の電圧とコイルの電圧とを検
出することにより、電気的共振周波数と機械的共振周波
数とを一致させるように制御できる。
Therefore, equation (1) becomes And conversely, when the temperature decreases, the capacitance Cr becomes Cr = Co
When it is decreased as −ΔC, | L | <| C |, and the electric resonance frequency and the mechanical resonance frequency are matched by detecting the voltage C of the piezoelectric body 1 and the voltage L of the coil. Can be controlled to

超音波モーターの駆動される環境により、温度が違うた
めその温度変化によって圧電体1の静電容量が変化し、
圧電体1の電圧(端子Mr-Mg間電圧)とコイルLrの電圧
のバランスが崩れる。つまり、駆動回路の電気的共振周
波数feは(1)式より、 電気的共振周波数が変動してしまい超音波モーターの機
械的共振周波数と一致しなくなる。このとき、両者の電
圧は前述した如く、インピーダンス素子制御回路4の端
子Ig-Ic間と端子Ig-Il間とで検出され、インピーダンス
素子制御回路4は、インピーダンス素子回路3の容量リ
アクタンス成分の増減の決定し、制御信号を端子群Oか
ら出力する。この端子群Oから出力された制御信号によ
り、インピーダンス素子回路3の容量リアクタンス成分
が超音波モーターの機械的共振周波数に駆動回路の電気
的共振周波数を合致させる方向に増減される。
Since the temperature varies depending on the environment in which the ultrasonic motor is driven, the capacitance of the piezoelectric body 1 changes due to the temperature change,
The balance between the voltage of the piezoelectric body 1 (voltage between the terminals Mr and Mg) and the voltage of the coil Lr is lost. In other words, the electric resonance frequency fe of the drive circuit is The electrical resonance frequency fluctuates and does not match the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor. At this time, both voltages are detected between the terminals Ig-Ic and the terminals Ig-Il of the impedance element control circuit 4 as described above, and the impedance element control circuit 4 increases or decreases the capacitive reactance component of the impedance element circuit 3. Then, the control signal is output from the terminal group O. By the control signal output from the terminal group O, the capacitive reactance component of the impedance element circuit 3 is increased or decreased in the direction in which the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor matches the electrical resonance frequency of the drive circuit.

従って、駆動回路の電気的共振周波数は、インピーダン
ス素子制御回路4により、環境の温度等が変化しても常
に超音波モーターの機械的共振周波数に一致するように
なり、外乱による駆動効率の低下は防止できる。
Therefore, the electrical resonance frequency of the drive circuit is always matched with the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor by the impedance element control circuit 4 even if the temperature of the environment changes, and the drive efficiency is not deteriorated by disturbance. It can be prevented.

第2図はインピーダンス素子回路3の一例を示す回路図
である。第2図において、インピーダンス素子回路3
は、静電容量素子C1〜C5とスイッチSw1〜Sw5とを各々接
続して、そのスイッチSw1〜Sw5をインピーダンス素子制
御回路4の端子群O(O1〜O5)からの制御信号により制
御するように構成している。この静電容量素子C1〜C5の
各々の静電容量をC1〜C5とすると、 例えば、C2=C1/2、C3=C1/4、 C4=C1/8、C5=C1/16 のように設定される。また、スイッチSw1〜Sw5は、リレ
ースイッチやアナログスイッチなどで構成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the impedance element circuit 3. In FIG. 2, the impedance element circuit 3
Connects the capacitance elements C1 to C5 and the switches Sw1 to Sw5, respectively, and controls the switches Sw1 to Sw5 by a control signal from the terminal group O (O1 to O5) of the impedance element control circuit 4. I am configuring. If the capacitance of each of these capacitance elements C1 to C5 is C1 to C5, for example, set C2 = C1 / 2, C3 = C1 / 4, C4 = C1 / 8, C5 = C1 / 16 To be done. The switches Sw1 to Sw5 are configured by relay switches, analog switches, and the like.

第3図は、インピーダンス素子制御回路4の一例を示す
回路図である。第3図において、インピーダンス素子制
御回路4の端子Ig-Il間及び端子Ig-Ic間には、コイルLr
の電圧及び圧電体1の電圧が入力され、そして
両電圧は各々サンプルホールド回路5及び5′に入力さ
れている。このサンプルホールド回路5及び5′は、モ
ノマルチバイブレータ12′からリセット信号が入力され
るまでは入力電圧及びの最大値(max
び(maxを保持してコンパレータ6及び6′に入
力している。この最大値(max(又はmax
はリセット信号が出力されるまでの一定期間の入力電圧
(又は)の最大値の平均した値である。この最
大値(max及び(maxをコンパレータ6及び
6′において比較し、温度変化等により圧電体1の静電
容量が変化したことを検知して、||>||で
あれば、端子106はLレベル信号を出力し、又端子107は
Hレベル信号を出力する。また、||<||で
あれば、端子106はHレベル信号を出力し、又端子107は
Lレベル信号を出力する。従って、||≠|
であれば、オアゲート9は端子108からHレベル信号を
出力する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the impedance element control circuit 4. In FIG. 3, the coil Lr is provided between the terminals Ig and Il and between the terminals Ig and Ic of the impedance element control circuit 4.
Voltage L and the voltage C of the piezoelectric body 1 are input, and both voltages are input to the sample hold circuits 5 and 5 ', respectively. The sample and hold circuits 5 and 5'hold the maximum values ( L ) max and ( C ) max of the input voltages L and C until the reset signal is input from the mono-multivibrator 12 ', and comparators 6 and 6'. Are typing in. This maximum value ( L ) max (or C ) max )
Is the input voltage for a certain period until the reset signal is output
It is the average value of the maximum values of L (or C ). The maximum values ( L ) max and ( C ) max are compared by the comparators 6 and 6 ', and it is detected that the capacitance of the piezoelectric body 1 has changed due to temperature change, and | L |> | C | If so, the terminal 106 outputs an L level signal, and the terminal 107 outputs an H level signal. If | L | <| C |, the terminal 106 outputs an H level signal and the terminal 107 outputs an L level signal. Therefore, | L | ≠ | C |
If so, the OR gate 9 outputs an H level signal from the terminal 108.

発振部11とモノマルチバイブレータ12,12′とから構成
されるタイミング回路により、アップダウンカウンター
7を作動させてスイッチ駆動ドライバー8の出力端子O
(O1〜O5)から制御信号をインピーダンス素子3に出力
するようにしている。第3図(B)に示す如く端子104
と103とは、端子105から出力されるパルス信号に基づき
パルス信号を発生している。時点t1での端子104からの
Hレベル信号は、オアゲート9の端子108がHレベル信
号のときのみアンドゲート10を通り、端子109からHレ
ベル信号を出力させアップダウンカウンター7を作動さ
せる。第3図(B)に示される如く、端子104からHレ
ベル信号が出力された直後に、時点t2において時点t3ま
での間、モノマルチバイブレータ12′の端子103からリ
セット信号がサンプルホールド回路5及び5′に入力さ
れるので、最大値(max及び(maxはカット
される。時点t3において、モノマルチバイブレータ12′
からのリセット信号がカットされるので、サンプルホー
ルド回路5及び5′は、その区間(時点t3〜t4)での最
大電圧(max及び(maxを出力することにな
る。
The timing circuit composed of the oscillator 11 and the mono-multivibrator 12, 12 'activates the up / down counter 7 to output the output terminal O of the switch driver 8.
A control signal is output from (O1 to O5) to the impedance element 3. As shown in FIG. 3 (B), the terminal 104
And 103 generate pulse signals based on the pulse signals output from the terminal 105. The H level signal from the terminal 104 at the time point t1 passes through the AND gate 10 only when the terminal 108 of the OR gate 9 is the H level signal to output the H level signal from the terminal 109 to operate the up / down counter 7. As shown in FIG. 3 (B), immediately after the H level signal is output from the terminal 104, the reset signal is output from the terminal 103 of the mono-multivibrator 12 'from the terminal 103 to the time t3 at time t2. The maximum values ( L ) max and ( C ) max are cut as they are input to 5 '. At time t3, the mono multivibrator 12 '
Since the reset signal from is cut, the sample and hold circuits 5 and 5'output the maximum voltage ( L ) max and ( C ) max in the section (time points t3 to t4).

その際、||≠||であれば時点t4で端子104
からHレベル信号が出力されるので、前述の如くアンド
ゲート10からHレベル信号が出力される。
At that time, if | L | ≠ | C |
Since the H level signal is output from the AND gate 10, the H level signal is output from the AND gate 10 as described above.

このように、||≠||である間は、繰り返し
パルス信号をアップダウンカウンター7に出力する。
In this way, while | L | ≠ | C |, the repetitive pulse signal is output to the up / down counter 7.

アップダウンカウンター7の内部カウンターは、コンパ
レータ6からの出力信号により増減され、端子106がH
レベル信号を出力している場合は、内部カウンターがア
ンドゲート109から1パルスを受けると例えば、アップ
ダウンカウンター7の5ビットの出力信号が〔10000〕
(2)であったとすると〔10001〕(2)と言うように一段増
える。逆に、端子106がLレベル信号を出力している場
合には、内部カウンターがアンドゲート106から1パル
スを受けると、アップダウンカウンター7の出力が〔10
000〕(2)であったとすると〔01111〕(2)と言うように一
段減るように構成されている。スイッチ駆動ドライバー
8は、アップダンカウンター7から出力される5ビット
の出力信号〔10000〕(2)等に対応して、第2図のスイッ
チSw1〜Sw5をオン/オフする制御信号を出力端子O(O1
〜O5)から出力する(前記出力信号の‘1'に基づいて対
応すスイッチSw1〜Sw5をオンし、また前記出力信号の
‘0'に基づいて対応するスイッチSw1〜Sw5をオフす
る。)このように、アップダウンカウンター7の出力信
号は、端子106がHレベル信号を出力していればアンド
ゲート109から1パルス信号毎に増え、あるいは端子106
がLレベル信号を出力していれば1パルス信号毎に減っ
たりすることにより、スイッチ駆動ドライバー8を制御
してインピーダンス素子回路3のスイッチSw1〜Sw5をオ
ン/オフする。このように、インピーダンス素子制御回
路4の出力端子Oから制御信号がインピーダンス素子回
路3に入力されることにより、インピーダンス素子回路
3のスイッチSw1〜Sw5がそれぞれオン/オフされ、その
結果、インピーダンス素子回路3の静電容量C1〜C5と圧
電体1の静電容量Cr(及びCl)の組合せの合成静電容量
が作られるので、電気的共振周波数が制御され、機械的
共振周波数と一致させられる。
The internal counter of the up / down counter 7 is increased / decreased by the output signal from the comparator 6, and the terminal 106 becomes H level.
When the internal counter receives one pulse from the AND gate 109 while outputting the level signal, for example, the 5-bit output signal of the up / down counter 7 becomes [10000].
If it is (2) , it will increase one step as [10001] (2) . On the contrary, when the terminal 106 outputs the L level signal, when the internal counter receives one pulse from the AND gate 106, the output of the up / down counter 7 becomes [10].
If it is 000] (2) , it is configured to be further reduced as [01111] (2) . The switch driving driver 8 outputs a control signal for turning on / off the switches Sw1 to Sw5 shown in FIG. 2 to the output terminal O in response to the 5-bit output signal [10000] (2) output from the updun counter 7. (O1
~ O5) (the corresponding switches Sw1 to Sw5 are turned on based on '1' of the output signal, and the corresponding switches Sw1 to Sw5 are turned off based on '0' of the output signal). As described above, the output signal of the up / down counter 7 increases from the AND gate 109 for each pulse signal if the terminal 106 outputs the H level signal, or the output signal of the terminal 106.
Outputs an L level signal, it decreases by 1 pulse signal to control the switch driving driver 8 to turn on / off the switches Sw1 to Sw5 of the impedance element circuit 3. In this way, by inputting the control signal from the output terminal O of the impedance element control circuit 4 to the impedance element circuit 3, the switches Sw1 to Sw5 of the impedance element circuit 3 are turned on / off respectively, and as a result, the impedance element circuit Since the combined capacitance of the capacitances C1 to C5 of 3 and the capacitance Cr (and Cl) of the piezoelectric body 1 is created, the electrical resonance frequency is controlled and matched with the mechanical resonance frequency.

従って、インピーダンス素子制御回路4は、端子Ig-Il
と端子Ig-Icとで電圧と電圧とを検出すること
により、サンプルホールド回路5及び5′から最大電圧
max及び(maxをコンパレータ6及び6′
に入力し、その両電圧が一致するまでは前述の如くスイ
ッチ駆動ドライバー8を作動してインピーダンス素子回
路3を制御する。又、両電圧が一致したところ即ち電気
的共振周波数と機械的共振周波数とが一致したところで
は、端子106及び107からはLレベル信号を出力し、オア
ゲート9の出力をLレベル信号とする。
Therefore, the impedance element control circuit 4 uses the terminals Ig-Il
By detecting the voltage L and the voltage C at the terminals and the terminals Ig-Ic, the maximum voltages ( L ) max and ( C ) max from the sample hold circuits 5 and 5'are detected by the comparators 6 and 6 '.
, And the switch driving driver 8 is operated as described above to control the impedance element circuit 3 until both voltages match. When the two voltages match, that is, when the electrical resonance frequency and the mechanical resonance frequency match, an L level signal is output from the terminals 106 and 107, and the output of the OR gate 9 becomes an L level signal.

その結果、アップダウンカウンター7は作動せずスイッ
チ駆動ドライバー8も同様に作動せずインピーダンス素
子回路3は作動しない。
As a result, the up / down counter 7 does not operate, the switch driver 8 does not operate similarly, and the impedance element circuit 3 does not operate.

尚、本実施例は上述されたものに限られることはなく、
実施例では圧電体1のインピーダンスの変化分を補正す
るためにコンデンサを用いたが、例えば、その代わりに
コイルを用いて補正しても良い。更に、本実施例では圧
電体とコイルとを直列接続した直列共振回路を用いて説
明しているが、圧電体とコイルとを並列接続した並列共
振回路でも差し支えない。
The present embodiment is not limited to the above-mentioned one,
In the embodiment, the capacitor is used to correct the change in impedance of the piezoelectric body 1, but a coil may be used instead of the capacitor, for example. Further, in the present embodiment, the series resonance circuit in which the piezoelectric body and the coil are connected in series is used, but a parallel resonance circuit in which the piezoelectric body and the coil are connected in parallel may be used.

(発明の効果) 本発明は、可変インピーダンス素子回路とそれを制御す
る制御回路とを駆動回路に備えることにより、超音波モ
ーターの駆動時に環境の変化による温度変化や経時変化
等の外乱があっても、駆動回路の電気的共振周波数が常
に超音波モーターの機械的共振周波数にほぼ一致するよ
うにしてあるので、外乱による駆動効率の低下が防止で
き且つ実用性の高い超音波モーターを得ることができ
る。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the variable impedance element circuit and the control circuit for controlling the variable impedance element circuit are provided in the drive circuit, so that when the ultrasonic motor is driven, there is a disturbance such as a temperature change or a temporal change due to a change in environment. In addition, since the electric resonance frequency of the drive circuit is always made to substantially match the mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor, it is possible to prevent the deterioration of drive efficiency due to disturbance and obtain a highly practical ultrasonic motor. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図乃至第3図は本発明の一実施例であり、第1図
(A)は超音波モーターの駆動回路の概略図、第1図
(B)は第1図(A)の原理を示す原理図、第2図は第
1図の(A)のインピーダンス素子回路の回路図、第3
図(A)は第1図(A)のインピーダンス素子制御回路
の回路図、第3図(B)は第3図(A)の作動タイミン
グを示す説明図を示す。 第4図は従来の超音波モーターを示す斜視図であり、第
5図は第4図の駆動回路の回路図を示す。 (主要部分の符号の説明) 1……圧電体 2……発振器 3……インピーダンス素子回路 4……インピーダンス素子制御回路 Lr,Ll……コイル
1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a schematic diagram of a drive circuit of an ultrasonic motor, and FIG. 1 (B) shows the principle of FIG. 1 (A). The principle diagram shown in FIG. 2 is a circuit diagram of the impedance element circuit of FIG.
FIG. 3A is a circuit diagram of the impedance element control circuit of FIG. 1A, and FIG. 3B is an explanatory diagram showing the operation timing of FIG. 3A. FIG. 4 is a perspective view showing a conventional ultrasonic motor, and FIG. 5 is a circuit diagram of the drive circuit shown in FIG. (Explanation of symbols of main parts) 1 ... Piezoelectric body 2 ... Oscillator 3 ... Impedance element circuit 4 ... Impedance element control circuit Lr, Ll ... coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−133082(JP,A) 特開 昭59−46692(JP,A) 信学技報Vol.84No.93(US84− 22)P.23〜30(1984年7月23日) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-56-133082 (JP, A) JP-A-59-46692 (JP, A) IEICE Technical Report Vol. 84 No. 93 (US84-22) P. 23-30 (July 23, 1984)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弾性体と、該弾性体を励振させる圧電体と
を有する超音波モーターを駆動する超音波モーターの駆
動回路において、 前記圧電体に並列に接続された可変インピーダンス素子
回路と、 前記超音波モーターの機械的共振周波数と、前記可変イ
ンピーダンス素子回路を含めた前記駆動回路の電気的共
振周波数とがほぼ等しくなるように、前記可変インピー
ダンス素子を制御する制御回路とを備えたことを特徴と
する超音波モーターの駆動回路。
1. A drive circuit of an ultrasonic motor for driving an ultrasonic motor having an elastic body and a piezoelectric body for exciting the elastic body, comprising: a variable impedance element circuit connected in parallel to the piezoelectric body; A control circuit for controlling the variable impedance element so that a mechanical resonance frequency of the ultrasonic motor and an electric resonance frequency of the drive circuit including the variable impedance element circuit are substantially equal to each other. The drive circuit for the ultrasonic motor.
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