JPH0742236Y2 - 超音波モータの入力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、超音波モータを効率よく、駆動させるため、
超音波モータに印加する高周波電圧及び周波数を制御す
るようにした入力制御装置に関し、特に超音波モータの
正、逆回転を１つの制御回路を使用するだけですむよう
にしたものである。

［従来の技術］ 従来の超音波モータとして、第３図に示すようにステー
タに圧電体を円環状に取付け、この環状圧電体を２つに
区分するとともにステータ上に発生する進行波の1/2波
長のピッチで、かつ隣り合う領域で逆向きに分極させて
いる。２つに区分された圧電体は1/4波長ずらせて配置
し、２組の圧電体部分に位相が90°異なる高周波電圧を
印加することによりステータに進行波を生じさせる。そ
して、この進行波によりステータに圧接したロータが回
転する様になっている。

２つに区分された各圧電体部分に印加する高周波電圧
は、超音波モータ自体の温度や、ロータとステータとの
圧接状態及びロータの摩擦などによって共振周波数がず
れやすい。このため制御装置として、２つに区分された
圧電体の境に１つのセンサ電極が設けられている。隣接
する圧電体の振動からセンサ電極部分の圧電体に電圧変
化が生じ、これを入力制御回路が受け高周波電圧源の電
圧及び周波数を制御して超音波モータの駆動効率を向上
させている。また超音波モータを正、逆転させて使用す
る場合、超音波モータの回転方向に応じた２つの入力制
御回路を使用して入力制御していた。

［考案が解決しようとする課題］ 従来、超音波モータを正、逆転させて使用する場合、セ
ンサ電極に生じる変位特性は正、逆転時で異なるため、
圧電体へ印加する高周波電圧をフィードバック制御する
のに、回転方向に合せて２つの入力制御回路を必要とす
る。このように２つの制御回路を有することは装置が大
型化するとともにコスト的にも問題があった。

そこで本考案は、極性の異なる２つのセンサ電極を使用
することにより、超音波モータを正、逆回転させても同
一の出力特性を示すようにして、一つの回路で入力制御
を可能にさせることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、ステータに環状の圧電体を接着し、それを２
つに区分してそれぞれを駆動用高周波電圧源に接続し、
ステータに圧接したロータをステータに生じる進行波に
より回転させるように超音波モータを構成し、圧電体の
両区分の境に極性が逆の２つのセンサ電極を設け、各セ
ンサ電極を共に共通する入力制御回路に接続して、入力
制御回路が高周波電圧源の高周波電圧及び周波数を制御
するようにした超音波モータの入力制御装置である。

２つのセンサ電極は、それぞれステータに生じる進行波
の波長の1/8の長さにすると良い。

［作用］ 上記手段の超音波モータでは、ステータの振動状態を検
出するため、極性が互いに逆の２つのセンサ電極が設け
られる。このため、２つの区分の圧電体に印加する高周
波電圧の位相差を＋90°から−90°に切換えて、超音波
モータを正転から逆転にさせても、２つのセンサ電極か
らの全体としての出力特性が異なることがない。このた
め駆動用高周波電圧の入力制御は、モータの回転方向に
関係なく一つの入力制御回路で行うことができる。

［実施例］ 本考案の一実施例を第1,2図により説明する。

超音波モータは、図示を省略した保持筒に固定したステ
ータ１に圧電体２が接着され、ステータ１お圧電体２と
は逆側にライナ材３を介してロータ４が圧接されられて
いる。そしてステータ１の圧電体２の後記のように駆動
用高周波電圧が印加されることにより進行波が発生し、
その進行波によりロータ４が回転するようになってい
る。

ステータ１は弾性体によりリング形に形成され、その圧
電体２側にアース電極５が取付けられ、そのアース電極
５の表面に環状の圧電体２が接着され、さらにその外面
に印加電極6a,6bが配置される。

圧電体３は２つの半円弧状部に区分され、さらに両区分
の圧電体２は、複数の＋極と−極とに交互に分極され
る。２区分した圧電体２には、互いに90°位相の異なる
高周波電圧を印加させるため、一方の印加電極6aは高周
波電圧源７に直接接続され、他方の印加電極6bは移相器
８を介して接続される。２区分した両圧電体２の境はス
テータに生じる進行波の波長の1/4の長さにされ、その
境の圧電体部分は２つに分けて互いに逆向きに分極にさ
れ、センサ電極9a,9bが設けられる。センサ電極9a,9b
は、ともにステータに生じる進行波の波長の1/8の長さ
にされる。２つのセンサ電極9a,9bは、入力制御回路10
に接続され、さらにこの入力制御回路10は高周波電圧源
７に接続される。入力制御回路10は、高周波電圧源７か
ら出力される高周波電圧及び周波数を、２つのセンサ電
極からの信号状態に応じて、モータ駆動に望ましいもの
に調整するようになっている。

例えば、超音波モータが回転している間に、超音波モー
タ自体の温度や、ロータ４とステータ１との圧接状態及
びロータ４のライナ材３の摩擦などによって共振周波数
がずれる。このとき、センサ電極9a,9bの部分の圧電体
が隣接する印加電極6a,6bの部分の圧電体の振動から電
圧変化を生じ、この信号を入力制御回路10が受けて、高
周波電圧源７からの高周波電圧及び周波数を調整する。

また、超音波モータを逆転させたとき、センサ電極9bの
部分の圧電体はセンサ電極9aの部分とは逆極になってい
るので、両センサ電極9a,9bからの全体としての出力特
性が正転時と異なることはなく、前記同様に入力制御回
路10は高周波電圧源を制御する。

なお、超音波モータを正転、逆転に切換えるのは、移相
器８を＋90°位相変換させるか−90°位相変換させるか
に切換えることにより行われる。

以上の実施例では、ステータ、ロータがリング状の超音
波モータであったが、それらが円盤状の超音波モータで
あっても本考案を同様に適用できる。

［考案の効果］ 本考案の超音波モータの入力制御装置は、超音波モータ
を正、逆転させても２つのセンサ電極部分の圧電体から
の全体としての出力特性が異ならないため、回転方向に
合せて、２つの入力制御回路を必要とせず１つの入力制
御回路を使用するだけで良い。そのため装置が小型化さ
れ、コストが低くなり優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の超音波モータの部分の正面図、第２図
は超音波モータの入力制御装置の系統図、第３図は従来
の超音波モータの入力制御装置の系統図である。 1;ステータ、2;圧電体、3;ライナー材 4;ロータ、5;アース電極 6a,6b;印加電極、7;高周波電圧源 8;移相器、9a,9b;センサ電極 10;入力制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 佐伯 孝夫 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)考案者 青山 睦郎 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−12881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−224885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−16273（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータに環状の圧電体を接着し、それを
   ２つに区分してそれぞれを駆動用高周波電圧源に接続
   し、ステータに圧接したロータをステータに生じる進行
   波により回転させるように超音波モータを構成し、圧電
   体の両区分の境に極性が逆の２つのセンサ電極を設け、
   各センサ電極を共に共通する入力制御回路に接続して、
   入力制御回路が高周波電圧源の高周波電圧及び周波数を
   制御するようにしたことを特徴とする超音波モータの入
   力制御装置。
2. 【請求項２】２つのセンサ電極は、それぞれステータに
   生じる進行波の波長の1/8の長さにした請求項１に記載
   の超音波モータの入力制御装置。