JPH072023B2 - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents
超音波モータの駆動回路Info
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- JPH072023B2 JPH072023B2 JP60090682A JP9068285A JPH072023B2 JP H072023 B2 JPH072023 B2 JP H072023B2 JP 60090682 A JP60090682 A JP 60090682A JP 9068285 A JP9068285 A JP 9068285A JP H072023 B2 JPH072023 B2 JP H072023B2
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Classifications
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- 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
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は超音波モーターの駆動回路関する。
（発明の背景） 圧電体は、機械的共振周波数で励振した時最も効率よく
動作し、共振周波数から外れるとその効率は低下する。
このため圧電体を発振させる周波電圧の周波数は圧電体
の共振周波数に正確に一致させることが好ましいとされ
ているが、圧電体の共振周波数は、負荷の変化や環境条
件によって変動する。
動作し、共振周波数から外れるとその効率は低下する。
このため圧電体を発振させる周波電圧の周波数は圧電体
の共振周波数に正確に一致させることが好ましいとされ
ているが、圧電体の共振周波数は、負荷の変化や環境条
件によって変動する。
そこで、周波電圧の周波数を自動的に共振周波数に追尾
させる振動帰還タイプの駆動回路が発明されている。こ
れは、圧電体を一定の周波電圧で移動し、圧電体の振動
振幅に比例するような出力電圧を適当な方法で取り出し
て増幅器の入力端に帰還させることにより、圧電体の共
振周波数が変動しても常に共振周波数に追尾するように
している（超音波技術便覧 昭和53年７月20日発行 56
5〜566頁）。
させる振動帰還タイプの駆動回路が発明されている。こ
れは、圧電体を一定の周波電圧で移動し、圧電体の振動
振幅に比例するような出力電圧を適当な方法で取り出し
て増幅器の入力端に帰還させることにより、圧電体の共
振周波数が変動しても常に共振周波数に追尾するように
している（超音波技術便覧 昭和53年７月20日発行 56
5〜566頁）。
しかしながら、超音波モータの駆動は必ずしも共振周波
数で行うことがよいとは限らないため、このタイプの駆
動回路を超音波モータに応用したとしても上述したよう
に共振周波数のみしか追尾することができず、周波電圧
を任意の周波数に設定できないという問題を含んでい
た。
数で行うことがよいとは限らないため、このタイプの駆
動回路を超音波モータに応用したとしても上述したよう
に共振周波数のみしか追尾することができず、周波電圧
を任意の周波数に設定できないという問題を含んでい
た。
（発明の目的） そこで本発明は、超音波モータを駆動する周波電圧の周
波数を共振周波数のみに限定されることなく、任意に設
定することができる超音波モータの駆動回路を提供する
ことを目的とする。
波数を共振周波数のみに限定されることなく、任意に設
定することができる超音波モータの駆動回路を提供する
ことを目的とする。
（発明の概要） 本発明は、圧電体に周波電圧（ｆ）を印加し、該圧電体
を励振させることで、移動体を駆動する超音波モータ
（６）の駆動回路において、超音波モータの励振に応じ
て電圧を生じる電圧発生手段と（6d）、電圧発生手段か
ら得られる電圧と周波電圧との第１位相差を算出する位
相差算出手段と（９）、第２位相差を設定する位相差設
定手段と（11）、位相差算出手段で得られた第１位相差
と位相差設定手段で得られた第２位相差とを比較する比
較手段と（10）、比較手段で比較された結果に基づいて
前記周波電圧の周波数（ｆ＋Δｆ）を制御する制御手段
と（12）とを有することを特徴とする。
を励振させることで、移動体を駆動する超音波モータ
（６）の駆動回路において、超音波モータの励振に応じ
て電圧を生じる電圧発生手段と（6d）、電圧発生手段か
ら得られる電圧と周波電圧との第１位相差を算出する位
相差算出手段と（９）、第２位相差を設定する位相差設
定手段と（11）、位相差算出手段で得られた第１位相差
と位相差設定手段で得られた第２位相差とを比較する比
較手段と（10）、比較手段で比較された結果に基づいて
前記周波電圧の周波数（ｆ＋Δｆ）を制御する制御手段
と（12）とを有することを特徴とする。
（実施例） 第１図及び第２図は本発明の実施例であり、第１図は超
音波モーターの駆動回路図を示し、第２図は前記駆動回
路の特性図を示す。
音波モーターの駆動回路図を示し、第２図は前記駆動回
路の特性図を示す。
第１図において、発振器１は周波数ｆのパルスを波形整
形器２に出力し、この波形整形器２は入力されたパルス
を波形整形して正弦波にし、増幅器４及び移相器３に出
力する。移相器３は入力された正弦波の位相をπ/2移相
して出力し、増幅器５に入力する。増幅器4,5はそれぞ
れ入力された正弦波を増幅して出力する。そして、増幅
された正弦波は、超音波モーターのステータ６（圧電体
及び弾性体から成る）の圧電体表面に形成された電極6
a,6bに入力される。ステータ６の電極は、6a〜6dの４領
域に分割されていて、電極6a,6bには前述のように位相
の異なる正弦波が入力され、電極6cにはグランドが接続
されている。また、電極6dは入力電圧が印加されていな
い部分である。電極6a・6c間及び電極6b・6c間には整合
用インダクタンス７及び８がそれぞれ並列に接続されて
いる。
形器２に出力し、この波形整形器２は入力されたパルス
を波形整形して正弦波にし、増幅器４及び移相器３に出
力する。移相器３は入力された正弦波の位相をπ/2移相
して出力し、増幅器５に入力する。増幅器4,5はそれぞ
れ入力された正弦波を増幅して出力する。そして、増幅
された正弦波は、超音波モーターのステータ６（圧電体
及び弾性体から成る）の圧電体表面に形成された電極6
a,6bに入力される。ステータ６の電極は、6a〜6dの４領
域に分割されていて、電極6a,6bには前述のように位相
の異なる正弦波が入力され、電極6cにはグランドが接続
されている。また、電極6dは入力電圧が印加されていな
い部分である。電極6a・6c間及び電極6b・6c間には整合
用インダクタンス７及び８がそれぞれ並列に接続されて
いる。
位相差算出回路９は、電極6aへの入力電圧と、入力電圧
の印加されていない電極6dが励振によって生じる電圧
（以下、モニター電圧と呼ぶ）とを検知して、その位相
差θを検出する。位相差算出回路９はこの検知した位相
差θを比較器10に入力する。比較器10は、位相差算出回
路９からの出力θと、リファレンサー11から出力される
予め設定された最適位相差θoptとを比較してそのズレ
量Δθを出力する。この最適位相差θoptは、電極6c下
の圧電体部分の分極方向やステータの減衰やステータに
駆動されるロータの圧接力等により固有に決定される値
（即ち個々の超音波モーター固有の値）であり、実験的
に求められ、初期段階でリファレンサー11に設定してお
き安定的に使用できる。なお、実験的に求められた最適
位相差θoptは、超音波モータの最大回転数となる位相
差であってもよく、また、超音波モータが所望の速度と
なる位相差であってもよい。θｆ換算器12は、位相差の
ズレ量Δθを入力して、入力周波数ｆを最適値にする為
に該入力周波数ｆの変位方向と変位量をこのズレ量Δθ
から換算して求め、発振器１を制御する。本実施例では
本発明の周波数制御回路は比較器10,リファレンサー11,
θｆ換算器12から構成される。
の印加されていない電極6dが励振によって生じる電圧
（以下、モニター電圧と呼ぶ）とを検知して、その位相
差θを検出する。位相差算出回路９はこの検知した位相
差θを比較器10に入力する。比較器10は、位相差算出回
路９からの出力θと、リファレンサー11から出力される
予め設定された最適位相差θoptとを比較してそのズレ
量Δθを出力する。この最適位相差θoptは、電極6c下
の圧電体部分の分極方向やステータの減衰やステータに
駆動されるロータの圧接力等により固有に決定される値
（即ち個々の超音波モーター固有の値）であり、実験的
に求められ、初期段階でリファレンサー11に設定してお
き安定的に使用できる。なお、実験的に求められた最適
位相差θoptは、超音波モータの最大回転数となる位相
差であってもよく、また、超音波モータが所望の速度と
なる位相差であってもよい。θｆ換算器12は、位相差の
ズレ量Δθを入力して、入力周波数ｆを最適値にする為
に該入力周波数ｆの変位方向と変位量をこのズレ量Δθ
から換算して求め、発振器１を制御する。本実施例では
本発明の周波数制御回路は比較器10,リファレンサー11,
θｆ換算器12から構成される。
次に、第２図を用いて、超音波モータの最大回転数とな
る最適位相差θoptを選択した場合の実施例の動作を説
明する。第２図は横軸に周波数ｆを、縦軸に超音波モー
ターの回転数Ｎ及び位相差算出回路９から出力される位
相差θをそれぞれ取ってある。今、表面波モーターの特
性は超音波モーターの回転数Ｎの周波数特性として曲線
NAで示され且つ位相差算出回路９から出力される位相差
θの周波数特性として曲線θＡで示されるものとする。
この時すなわち時刻Ａにおいて、位相差算出回路９から
出力された位相差θと最適位相差θoptとを比較器10に
より比較し、その出力を受けてθｆ換算器12は発振器１
を最適周波数を出力するように制御する。その時、曲線
θＡにおいて、最適位相差θoptに対応する周波数が最
適入力周波数となる。この入力周波数の最適値は周波数
fAで示される。
る最適位相差θoptを選択した場合の実施例の動作を説
明する。第２図は横軸に周波数ｆを、縦軸に超音波モー
ターの回転数Ｎ及び位相差算出回路９から出力される位
相差θをそれぞれ取ってある。今、表面波モーターの特
性は超音波モーターの回転数Ｎの周波数特性として曲線
NAで示され且つ位相差算出回路９から出力される位相差
θの周波数特性として曲線θＡで示されるものとする。
この時すなわち時刻Ａにおいて、位相差算出回路９から
出力された位相差θと最適位相差θoptとを比較器10に
より比較し、その出力を受けてθｆ換算器12は発振器１
を最適周波数を出力するように制御する。その時、曲線
θＡにおいて、最適位相差θoptに対応する周波数が最
適入力周波数となる。この入力周波数の最適値は周波数
fAで示される。
そして、その後、時刻Ｂにおいて、各種条件の変化（超
音波モーターの駆動による変化及び表面波モーターに加
わる外的条件の変化）等により、回転数Ｎの周波数特性
が曲線NBのように移り変わるとする。しかし、入力周波
数はfAであるために、回転数はN1（N1＜Nmax）に落ちて
しまう。このとき、位相差θの周波数特性は、回転数の
周波数特性のシフトに従ってシフトするので、位相差θ
の周波数特性は曲線θＢのようになる。その結果、時刻
Ｂでは前述した如く入力周波数はfAであるので、位相差
算出回路９は時刻Ｂでの位相差θ１を比較器10に出力す
る。比較器10では、入力された位相差θ１と最適位相差
θoptとを比較して、そのズレ量Δθをθｆ換算器12に
出力する。θｆ換算器12では、ズレ量Δθを周波数のズ
レ量Δｆに換算して発振器１にフィードバックする。そ
うすると、発振器１はズレ量Δｆに基づき入力周波数fB
を出力する。すなわち、位相差算出回路９から出力され
る位相差θが最適周波数optにいつでも一致するように
制御することにより、超音波モーターの駆動効率を高効
率に維持している。次の時刻でも同様に位相差θと最適
位相差θoptとを比較してズレ量Δθを求めて発振器１
にフィードバックして最適入力周波数を出力させると言
う動作を繰り返す。
音波モーターの駆動による変化及び表面波モーターに加
わる外的条件の変化）等により、回転数Ｎの周波数特性
が曲線NBのように移り変わるとする。しかし、入力周波
数はfAであるために、回転数はN1（N1＜Nmax）に落ちて
しまう。このとき、位相差θの周波数特性は、回転数の
周波数特性のシフトに従ってシフトするので、位相差θ
の周波数特性は曲線θＢのようになる。その結果、時刻
Ｂでは前述した如く入力周波数はfAであるので、位相差
算出回路９は時刻Ｂでの位相差θ１を比較器10に出力す
る。比較器10では、入力された位相差θ１と最適位相差
θoptとを比較して、そのズレ量Δθをθｆ換算器12に
出力する。θｆ換算器12では、ズレ量Δθを周波数のズ
レ量Δｆに換算して発振器１にフィードバックする。そ
うすると、発振器１はズレ量Δｆに基づき入力周波数fB
を出力する。すなわち、位相差算出回路９から出力され
る位相差θが最適周波数optにいつでも一致するように
制御することにより、超音波モーターの駆動効率を高効
率に維持している。次の時刻でも同様に位相差θと最適
位相差θoptとを比較してズレ量Δθを求めて発振器１
にフィードバックして最適入力周波数を出力させると言
う動作を繰り返す。
尚、曲線θA,θＢは増加あるいは減少を示す曲線がある
ので、このズレ量Δθを求めると、ズレ量Δｆに基づく
入力周波数ｆの変位方向及び大きさが決定されることに
なる。従って、ズレ量Δθに基づき入力周波数ｆをどち
ら方向にどの程度変化させればよいか知ることができ
る。
ので、このズレ量Δθを求めると、ズレ量Δｆに基づく
入力周波数ｆの変位方向及び大きさが決定されることに
なる。従って、ズレ量Δθに基づき入力周波数ｆをどち
ら方向にどの程度変化させればよいか知ることができ
る。
従って、ズレ量Δθを求めることにより、周波数のズレ
量Δｆを求める発振器１にフィードバックして最大回転
数を与える入力周波数を決定できるようになっているの
で、超音波モーターは常に最大回転数で回転でき高効率
な駆動ができる。
量Δｆを求める発振器１にフィードバックして最大回転
数を与える入力周波数を決定できるようになっているの
で、超音波モーターは常に最大回転数で回転でき高効率
な駆動ができる。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、位相差算出手段で得られ
た第１位相差と位相差設定手段で得られた第２位相差と
を比較した結果に基づいて、超音波モータを駆動する周
波電圧の周波数を制御しているため、共振周波数に限ら
ず任意の周波数で超音波モータを駆動することができ
る。そのため第２位相差の値の取り方によっては、超音
波モータを高効率で駆動したり、希望の速度で駆動する
ことができ、また超音波モータを駆動する周波電圧を希
望の周波数帯域に限定したりすることができる。
た第１位相差と位相差設定手段で得られた第２位相差と
を比較した結果に基づいて、超音波モータを駆動する周
波電圧の周波数を制御しているため、共振周波数に限ら
ず任意の周波数で超音波モータを駆動することができ
る。そのため第２位相差の値の取り方によっては、超音
波モータを高効率で駆動したり、希望の速度で駆動する
ことができ、また超音波モータを駆動する周波電圧を希
望の周波数帯域に限定したりすることができる。
第１図は本発明による超音波モーターの駆動回路の実施
例の回路図、第２図は前記駆動回路の回転数の周波数特
性及び位相差の周波数特性を示す図である。 （主要部分の符号の説明） １……発振器 ６……超音波モーターのステータ ９……位相差算出回路 11……リファレンサー
例の回路図、第２図は前記駆動回路の回転数の周波数特
性及び位相差の周波数特性を示す図である。 （主要部分の符号の説明） １……発振器 ６……超音波モーターのステータ ９……位相差算出回路 11……リファレンサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−30972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−203676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−22480（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】圧電体に周波電圧を印加し、弾性体を励振
させることで、移動体を駆動する超音波モータの駆動回
路において、 前記圧電体の前記周波電圧が印加されていない部分か
ら、前記弾性体の振動状態に応じて電圧を発生する電圧
発生手段と、 前記電圧発生手段から得られる電圧に関する量と前記周
波電圧に関する量との第１位相差を算出する位相差算出
手段と、 第２位相差を予め設定する位相差設定手段と、 前記位相差算出手段で得られた第１位相差と前記位相差
設定手段で得られた第２位相差とを比較する比較手段
と、 前記比較手段で比較された結果に基づいて前記周波電圧
の周波数を制御する制御手段とを有することを特徴とす
る超音波モータの駆動回路。 - 【請求項２】前記制御手段は、前記比較手段で比較され
た結果に基づいて、前記第１位相差と前記第２位相差と
がほぼ一致するように制御することを特徴とする（１）
項記載の超音波モータの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60090682A JPH072023B2 (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 超音波モータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60090682A JPH072023B2 (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 超音波モータの駆動回路 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132898A Division JP2699299B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 超音波モーターの駆動回路 |
| JP6132897A Division JP2699298B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 超音波モータの駆動回路 |
| JP6132899A Division JP2699300B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | 超音波モーターの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251490A JPS61251490A (ja) | 1986-11-08 |
| JPH072023B2 true JPH072023B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=14005301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60090682A Expired - Fee Related JPH072023B2 (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 超音波モータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072023B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6285684A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-20 | Canon Inc | 超音波モ−タ−の駆動回路 |
| GB2183371B (en) * | 1985-10-09 | 1989-09-27 | Canon Kk | Vibration wave motor and drive circuit therefor |
| JPH0828986B2 (ja) * | 1986-04-18 | 1996-03-21 | キヤノン株式会社 | 振動波モータ |
| JPH0714275B2 (ja) * | 1986-04-21 | 1995-02-15 | キヤノン株式会社 | 振動波モータ装置 |
| JPH078153B2 (ja) * | 1986-07-14 | 1995-01-30 | キヤノン株式会社 | 振動波モーター装置 |
| KR900007413B1 (ko) * | 1986-08-26 | 1990-10-08 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 초음파 모우터구동 방법 |
| JPH078154B2 (ja) * | 1986-12-15 | 1995-01-30 | キヤノン株式会社 | 振動波モーター装置 |
| JP2794692B2 (ja) * | 1987-02-13 | 1998-09-10 | 株式会社ニコン | 超音波モータの駆動回路 |
| JP2683237B2 (ja) * | 1987-03-20 | 1997-11-26 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波モータの駆動回路 |
| JP2780262B2 (ja) * | 1988-02-16 | 1998-07-30 | オリンパス光学工業株式会社 | 振動波モータの駆動回路 |
| JP2637467B2 (ja) * | 1988-05-06 | 1997-08-06 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエーター装置 |
| JP2597390B2 (ja) * | 1988-05-17 | 1997-04-02 | オリンパス光学工業株式会社 | 振動波モータ駆動回路 |
| JPH02119586A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-07 | Seiko Instr Inc | 超音波モータ装置 |
| JPH03145976A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-06-21 | Nikon Corp | 超音波モータの駆動装置 |
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| JP2987824B2 (ja) * | 1992-02-26 | 1999-12-06 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波モータの駆動回路 |
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| JPH06189568A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-07-08 | Nikon Corp | 波動循環型アクチュエータ |
| JP4891053B2 (ja) * | 2006-12-21 | 2012-03-07 | オリンパス株式会社 | 超音波モータ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1985
- 1985-04-26 JP JP60090682A patent/JPH072023B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPS61251490A (ja) | 1986-11-08 |
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