JPH09140166A - 振動モータの駆動装置 - Google Patents
振動モータの駆動装置Info
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- JPH09140166A JPH09140166A JP7290929A JP29092995A JPH09140166A JP H09140166 A JPH09140166 A JP H09140166A JP 7290929 A JP7290929 A JP 7290929A JP 29092995 A JP29092995 A JP 29092995A JP H09140166 A JPH09140166 A JP H09140166A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な回路構成及び制御手順により駆動さ
れ、エネルギー効率が良好な振動波モータの駆動回路を
提供する。 【解決手段】 振動波モータの駆動装置において、電気
／機械エネルギー変換素子に所定電圧を印加する充電回
路（１０、１１、１４、１５、１６）と、電気／機械エ
ネルギー変換素子を誘導性素子を介して放電させる放電
回路（１２、１３）と、電気／機械エネルギー変換素子
に、所定期間だけ充電回路を接続し、所定期間だけ放電
回路を接続することを交互に繰り返す制御回路（１、
２、１７）とを備える。
れ、エネルギー効率が良好な振動波モータの駆動回路を
提供する。 【解決手段】 振動波モータの駆動装置において、電気
／機械エネルギー変換素子に所定電圧を印加する充電回
路（１０、１１、１４、１５、１６）と、電気／機械エ
ネルギー変換素子を誘導性素子を介して放電させる放電
回路（１２、１３）と、電気／機械エネルギー変換素子
に、所定期間だけ充電回路を接続し、所定期間だけ放電
回路を接続することを交互に繰り返す制御回路（１、
２、１７）とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動モータの駆動
装置に関するものである。
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の振動波モータの一般的な
構成を示す図である。図４（Ａ）は、振動波モータ１０
０の断面図であり、互いに接着されているロータ１００
−１及び摺動材１００−２からなる移動子と、同様に互
いに接着されている弾性体１００−３及び振動体１００
−４からなる固定子とにより構成されている。これらの
移動子と固定子は、不図示の加圧手段により加圧接触さ
れて駆動される。
構成を示す図である。図４（Ａ）は、振動波モータ１０
０の断面図であり、互いに接着されているロータ１００
−１及び摺動材１００−２からなる移動子と、同様に互
いに接着されている弾性体１００−３及び振動体１００
−４からなる固定子とにより構成されている。これらの
移動子と固定子は、不図示の加圧手段により加圧接触さ
れて駆動される。
【０００３】図４（Ｂ）は、振動体１００−４の電極の
配置を示す平面図である。電極１００−４ａ及び１００
−４ｂは、入力電極であり、これらの電極に振動波モー
タ毎に決まった周波数であって、相互に９０゜あるいは
２７０゜の位相差を持つ周波電圧が印加されることによ
り固定子が振動する。また、電極１００−４ｃは、接地
される共通電極である。一方、電極１００−４ｄは、モ
ニター電圧を取り出すことに使用される電極であるが、
振動体１００−４の振動には直接寄与しない電極であ
る。
配置を示す平面図である。電極１００−４ａ及び１００
−４ｂは、入力電極であり、これらの電極に振動波モー
タ毎に決まった周波数であって、相互に９０゜あるいは
２７０゜の位相差を持つ周波電圧が印加されることによ
り固定子が振動する。また、電極１００−４ｃは、接地
される共通電極である。一方、電極１００−４ｄは、モ
ニター電圧を取り出すことに使用される電極であるが、
振動体１００−４の振動には直接寄与しない電極であ
る。
【０００４】図４（Ｃ）は、振動体１００−４の入力電
極１００−４ａ、又は１００−４ｂと接地電極間の等価
回路を示したものである。図に示すように、等価回路
は、自己容量Ｃ0 と、Ｃ0 と並列接続されたＬ、Ｃ、Ｒ
の直列共振回路で表される。振動波モータの駆動量（回
転速度）は、振動体等価回路のＬ、Ｃ、Ｒの直列共振回
路に流れる電流（モーショナル電流）の値によって変化
するものと考えられている。すなわち、振動体に印加す
る周波電圧を大きくするか、周波電圧の周波数をこの直
列共振回路の共振周波数に近づけることにより電流値を
大きくすることにより、大きな駆動量を得ることが可能
となる。
極１００−４ａ、又は１００−４ｂと接地電極間の等価
回路を示したものである。図に示すように、等価回路
は、自己容量Ｃ0 と、Ｃ0 と並列接続されたＬ、Ｃ、Ｒ
の直列共振回路で表される。振動波モータの駆動量（回
転速度）は、振動体等価回路のＬ、Ｃ、Ｒの直列共振回
路に流れる電流（モーショナル電流）の値によって変化
するものと考えられている。すなわち、振動体に印加す
る周波電圧を大きくするか、周波電圧の周波数をこの直
列共振回路の共振周波数に近づけることにより電流値を
大きくすることにより、大きな駆動量を得ることが可能
となる。
【０００５】次に、従来の振動波モータ１００の駆動装
置について説明する。図５は、図４の振動波モータの駆
動装置を示したブロック図である。従来の振動波モータ
の駆動装置は、駆動周波数設定回路１０１と、移相回路
１０２と、圧電体駆動回路１０３（１０３Ａ、１０３
Ｂ）等から構成されている。駆動周波数設定回路１０１
は周波信号を出力する回路であり、その周波数は振動波
モータごとに決められた駆動周波数に対応して設定さ
れ、その出力は、移相回路１０２に接続されている。移
相回路１０２は、駆動周波数設定回路１０１の出力を９
０゜あるいは２７０゜だけ位相の異なった２つの周波信
号を出力する回路であり、その出力は、圧電体駆動回路
１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）に接続されている。圧電
体駆動回路１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）は、移相回路
１０２からの周波信号を増幅した正弦波電圧をそれぞれ
振動体１００−４の電極１００−４ａ、１００−４ｂに
入力する回路である。振動体１００−４は、正弦波電圧
が入力されることにより励振され、移動子を駆動する。
置について説明する。図５は、図４の振動波モータの駆
動装置を示したブロック図である。従来の振動波モータ
の駆動装置は、駆動周波数設定回路１０１と、移相回路
１０２と、圧電体駆動回路１０３（１０３Ａ、１０３
Ｂ）等から構成されている。駆動周波数設定回路１０１
は周波信号を出力する回路であり、その周波数は振動波
モータごとに決められた駆動周波数に対応して設定さ
れ、その出力は、移相回路１０２に接続されている。移
相回路１０２は、駆動周波数設定回路１０１の出力を９
０゜あるいは２７０゜だけ位相の異なった２つの周波信
号を出力する回路であり、その出力は、圧電体駆動回路
１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）に接続されている。圧電
体駆動回路１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）は、移相回路
１０２からの周波信号を増幅した正弦波電圧をそれぞれ
振動体１００−４の電極１００−４ａ、１００−４ｂに
入力する回路である。振動体１００−４は、正弦波電圧
が入力されることにより励振され、移動子を駆動する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の振動波モータの駆動装置では、正弦波電圧を発生させ
て振動体の電極に印加する必要があるために、駆動装置
の回路が複雑になり、また、駆動装置におけるエネルギ
ーの損失が大きくなるという問題があった。さらに、駆
動装置の回路が複雑であることは、回路自体の体積の増
大につながり、そのために振動波モータの携帯用機器へ
の適用が困難となるという問題もあった。
の振動波モータの駆動装置では、正弦波電圧を発生させ
て振動体の電極に印加する必要があるために、駆動装置
の回路が複雑になり、また、駆動装置におけるエネルギ
ーの損失が大きくなるという問題があった。さらに、駆
動装置の回路が複雑であることは、回路自体の体積の増
大につながり、そのために振動波モータの携帯用機器へ
の適用が困難となるという問題もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、電気的エネルギーを機械的
エネルギーに変換する電気／機械エネルギー変換素子の
振動運動を利用して駆動する振動波モータの駆動装置に
おいて、電気／機械エネルギー変換素子に所定電圧を印
加することにより電気エネルギーを供給する充電回路
（１０、１１、１４、１５、１６）と、電気エネルギー
が供給された電気／機械エネルギー変換素子を誘導性素
子を介して放電させることにより、電気／機械エネルギ
ー変換素子において機械エネルギーを発生させる放電回
路（１２、１３）と、電気／機械エネルギー変換素子
に、誘導性素子のインダクタンス特性に依存しない期間
だけ充電回路を接続し、インダクタンス特性に依存する
期間だけ放電回路を接続することを交互に繰り返す制御
回路（１、２、１７）とを備えることを特徴とする。
に、請求項１に係る発明は、電気的エネルギーを機械的
エネルギーに変換する電気／機械エネルギー変換素子の
振動運動を利用して駆動する振動波モータの駆動装置に
おいて、電気／機械エネルギー変換素子に所定電圧を印
加することにより電気エネルギーを供給する充電回路
（１０、１１、１４、１５、１６）と、電気エネルギー
が供給された電気／機械エネルギー変換素子を誘導性素
子を介して放電させることにより、電気／機械エネルギ
ー変換素子において機械エネルギーを発生させる放電回
路（１２、１３）と、電気／機械エネルギー変換素子
に、誘導性素子のインダクタンス特性に依存しない期間
だけ充電回路を接続し、インダクタンス特性に依存する
期間だけ放電回路を接続することを交互に繰り返す制御
回路（１、２、１７）とを備えることを特徴とする。
【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
振動波モータ駆動装置において、制御回路は、充電回路
が電気／機械エネルギー変換素子に電圧を印加する電圧
印加期間を少なくとも電気／機械エネルギー変換素子が
充電されるのに必要とする充電時間より長い期間となる
ように充電制御信号を出力し、放電回路が、電気／機械
エネルギー変換素子に作用する放電期間を前記エネルギ
ー変換素子と誘導性素子とで構成する回路の共振振動の
周期とほぼ等しい期間となるように放電制御信号を出力
することを特徴とする。
振動波モータ駆動装置において、制御回路は、充電回路
が電気／機械エネルギー変換素子に電圧を印加する電圧
印加期間を少なくとも電気／機械エネルギー変換素子が
充電されるのに必要とする充電時間より長い期間となる
ように充電制御信号を出力し、放電回路が、電気／機械
エネルギー変換素子に作用する放電期間を前記エネルギ
ー変換素子と誘導性素子とで構成する回路の共振振動の
周期とほぼ等しい期間となるように放電制御信号を出力
することを特徴とする。
【０００９】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
振動波モータの駆動装置において、制御回路が充電制御
信号の出力期間を変化させることにより、電気／機械エ
ネルギー変換素子の駆動量を変化させることを特徴とす
る。
振動波モータの駆動装置において、制御回路が充電制御
信号の出力期間を変化させることにより、電気／機械エ
ネルギー変換素子の駆動量を変化させることを特徴とす
る。
【００１０】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
振動波モータの駆動装置において、さらに、充電回路か
ら電気／機械エネルギー変換素子に供給される電流を検
出する電流検出回路（５）を有し、制御回路は、電流検
出回路が検出する電流値が所定値以下となるように、充
電制御信号の出力期間を制御することを特徴とする。
振動波モータの駆動装置において、さらに、充電回路か
ら電気／機械エネルギー変換素子に供給される電流を検
出する電流検出回路（５）を有し、制御回路は、電流検
出回路が検出する電流値が所定値以下となるように、充
電制御信号の出力期間を制御することを特徴とする。
【００１１】請求項５に係る発明は、請求項３に記載の
振動波モータの駆動装置において、さらに、充電回路が
接続される直前の電気／機械エネルギー変換素子の電圧
を検出する電圧検出部を有し、制御回路は、電圧検出部
が検出する電圧値が所定値になる駆動周波数よりも高い
駆動周波数で駆動されるように、充電制御信号の出力期
間を制御することを特徴とする。
振動波モータの駆動装置において、さらに、充電回路が
接続される直前の電気／機械エネルギー変換素子の電圧
を検出する電圧検出部を有し、制御回路は、電圧検出部
が検出する電圧値が所定値になる駆動周波数よりも高い
駆動周波数で駆動されるように、充電制御信号の出力期
間を制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
に係る実施形態について説明する。図１は、本発明に係
る振動波モータの駆動装置の実施形態を示す回路図、図
２は、その動作を説明するための線図である。
に係る実施形態について説明する。図１は、本発明に係
る振動波モータの駆動装置の実施形態を示す回路図、図
２は、その動作を説明するための線図である。
【００１３】図１に示すように、本実施形態は、駆動信
号発生器１、移相回路２、駆動回路３Ａ及び３Ｂ、高圧
電源１０を有する。駆動信号発生器１は、駆動回路３Ａ
と移相回路２に接続されており、それぞれに周波信号Ｓ
a を出力する回路である。ここで、周波信号Ｓa は、図
２（Ａ）上段に示すような期間Ｔa を駆動サイクルとす
る論理信号である。なお、本実施形態では、Ｔa と振動
体１００−４の駆動周波数をｆa とは、Ｔa ＝１／ｆa
で与えられる関係を有する。移相回路２は、駆動信号発
生器１から出力された周波信号Ｓa を入力すると、それ
と位相が９０°あるいは、２７０°異なる周波信号Ｓb
を駆動回路３Ｂに出力する回路である。
号発生器１、移相回路２、駆動回路３Ａ及び３Ｂ、高圧
電源１０を有する。駆動信号発生器１は、駆動回路３Ａ
と移相回路２に接続されており、それぞれに周波信号Ｓ
a を出力する回路である。ここで、周波信号Ｓa は、図
２（Ａ）上段に示すような期間Ｔa を駆動サイクルとす
る論理信号である。なお、本実施形態では、Ｔa と振動
体１００−４の駆動周波数をｆa とは、Ｔa ＝１／ｆa
で与えられる関係を有する。移相回路２は、駆動信号発
生器１から出力された周波信号Ｓa を入力すると、それ
と位相が９０°あるいは、２７０°異なる周波信号Ｓb
を駆動回路３Ｂに出力する回路である。
【００１４】駆動回路３Ａ及び３Ｂは、それぞれ振動体
１００−４の入力電極１００−４ａ、４ｂに接続されて
おり、駆動信号発生器１又は移相回路２より周波信号Ｓ
a 又はＳb を受けると、振動体１００−４へ駆動信号を
出力する回路である。なお、本実施形態では、駆動回路
３Ａ及び３Ｂとして、回路構成が同一のものを用いてい
る。よって、以下の説明では、駆動回路３Ａについての
みその回路構成と動作を記述する。
１００−４の入力電極１００−４ａ、４ｂに接続されて
おり、駆動信号発生器１又は移相回路２より周波信号Ｓ
a 又はＳb を受けると、振動体１００−４へ駆動信号を
出力する回路である。なお、本実施形態では、駆動回路
３Ａ及び３Ｂとして、回路構成が同一のものを用いてい
る。よって、以下の説明では、駆動回路３Ａについての
みその回路構成と動作を記述する。
【００１５】駆動回路３Ａは、スイッチング素子１１ａ
及び１２ａ、誘導性素子１３ａ、抵抗１４ａ及び１５
ａ、トランジスタ１６ａ、位相反転器１７ａ、並びに必
要に応じて挿入されるダイオード等の整流素子１８ａ及
び１９ａから構成される。スイッチング素子１１ａは、
その一端が電流検出回路５を介して高圧電源１０に接続
されているとともに、他端が誘導性素子１３ａを介して
スイッチング素子１２ａと接続されている。また、スイ
ッチング素子１２ａは、誘導性素子１３ａを介してスイ
ッチング素子１１ａと接続されているのと異なる一端が
接地されている。なお、本実施形態では、スイッチング
素子として例えばＭＯＳ型ＦＥＴを用いたが、これは、
特にＭＯＳ型ＦＥＴに限定されるものではなく、その他
のスイッチング素子であってもよい。
及び１２ａ、誘導性素子１３ａ、抵抗１４ａ及び１５
ａ、トランジスタ１６ａ、位相反転器１７ａ、並びに必
要に応じて挿入されるダイオード等の整流素子１８ａ及
び１９ａから構成される。スイッチング素子１１ａは、
その一端が電流検出回路５を介して高圧電源１０に接続
されているとともに、他端が誘導性素子１３ａを介して
スイッチング素子１２ａと接続されている。また、スイ
ッチング素子１２ａは、誘導性素子１３ａを介してスイ
ッチング素子１１ａと接続されているのと異なる一端が
接地されている。なお、本実施形態では、スイッチング
素子として例えばＭＯＳ型ＦＥＴを用いたが、これは、
特にＭＯＳ型ＦＥＴに限定されるものではなく、その他
のスイッチング素子であってもよい。
【００１６】振動体１００−４の入力電極１００−４ａ
は、スイッチング素子１１ａと誘導性素子１３ａの接点
Ａに接続されている。一方、振動体１００−４の入力電
極１００−４ｂは、駆動回路３Ｂ中のスイッチング素子
１１ｂと誘導性素子１３ｂの接点Ｂに接続されている。
駆動信号発生器１より出力され、駆動回路３Ａに入力し
た駆動信号Ｓa は、駆動回路３Ａ内において２つに分岐
される。分岐した一方の信号は、位相反転器１７ａを介
してスイッチング素子１２ａに入力され、他方は、トラ
ンジスタ１６ａに入力される。
は、スイッチング素子１１ａと誘導性素子１３ａの接点
Ａに接続されている。一方、振動体１００−４の入力電
極１００−４ｂは、駆動回路３Ｂ中のスイッチング素子
１１ｂと誘導性素子１３ｂの接点Ｂに接続されている。
駆動信号発生器１より出力され、駆動回路３Ａに入力し
た駆動信号Ｓa は、駆動回路３Ａ内において２つに分岐
される。分岐した一方の信号は、位相反転器１７ａを介
してスイッチング素子１２ａに入力され、他方は、トラ
ンジスタ１６ａに入力される。
【００１７】スイッチング素子１１ａは、抵抗１４ａ，
１５ａ，トランジスタ１６ａからなる回路の働きによ
り、駆動信号Ｓa が論理レベル”Ｈ”（充電制御信号）
であるときのみ閉鎖、すなわち、スイッチＯＮの状態と
なる。一方、スイッチング素子１２ａは、位相反転器１
７ａからの信号により、駆動信号Ｓa が論理レベル”
Ｌ”（放電制御信号）であるときにのみ閉鎖される。
１５ａ，トランジスタ１６ａからなる回路の働きによ
り、駆動信号Ｓa が論理レベル”Ｈ”（充電制御信号）
であるときのみ閉鎖、すなわち、スイッチＯＮの状態と
なる。一方、スイッチング素子１２ａは、位相反転器１
７ａからの信号により、駆動信号Ｓa が論理レベル”
Ｌ”（放電制御信号）であるときにのみ閉鎖される。
【００１８】駆動信号Ｓa が論理レベル”Ｈ”であると
きは、振動体の入力電極１００−４ａにスイッチング素
子１１ａを介して高圧電源１０の電圧Ｖd が印加され
る。これにより、振動体１００−４内の等価静電容量に
は、電圧Ｖd が充電される。なお、充電に要する時間
は、スイッチング素子のＯＮ抵抗値が小さいことから、
Ｔa と比較して極めて短い。一方、駆動信号Ｓa の論理
レベル”Ｌ”である場合は、誘導性素子１３ａの一端
は、スイッチング素子１２ａによって接地される。この
結果、振動体１００−４の等価静電容量と誘導性素子１
３ａのインダクタンスによる電気的な共振振動が発生す
る。
きは、振動体の入力電極１００−４ａにスイッチング素
子１１ａを介して高圧電源１０の電圧Ｖd が印加され
る。これにより、振動体１００−４内の等価静電容量に
は、電圧Ｖd が充電される。なお、充電に要する時間
は、スイッチング素子のＯＮ抵抗値が小さいことから、
Ｔa と比較して極めて短い。一方、駆動信号Ｓa の論理
レベル”Ｌ”である場合は、誘導性素子１３ａの一端
は、スイッチング素子１２ａによって接地される。この
結果、振動体１００−４の等価静電容量と誘導性素子１
３ａのインダクタンスによる電気的な共振振動が発生す
る。
【００１９】いま、図２（Ｂ）上段に示すように時刻ｔ
0 より、駆動信号Ｓa が論理レベル”Ｌ”の状態を保持
するものと仮定すると、接点Ａの電圧ＶA の変化は、同
図下段に示す実線波形のように振動周期及び初期電位が
それぞれＴr 、Ｖd であり、振幅中心が接地電位である
減衰共振振動となる。ここで、振動周期Ｔr は、誘導性
素子１３ａのインダクタンスの大きさ及び振動体の等価
回路定数（Ｌ、Ｃ、Ｒ、Ｃ0 ）によって決まると考えら
れる。
0 より、駆動信号Ｓa が論理レベル”Ｌ”の状態を保持
するものと仮定すると、接点Ａの電圧ＶA の変化は、同
図下段に示す実線波形のように振動周期及び初期電位が
それぞれＴr 、Ｖd であり、振幅中心が接地電位である
減衰共振振動となる。ここで、振動周期Ｔr は、誘導性
素子１３ａのインダクタンスの大きさ及び振動体の等価
回路定数（Ｌ、Ｃ、Ｒ、Ｃ0 ）によって決まると考えら
れる。
【００２０】本実施形態では、図２（Ａ）上段に示すよ
うに、所定時間Ｔc だけ”Ｈ”であり、その後に上記振
動周期Ｔr の１周期に相当する時間”Ｌ”となる周期Ｔ
a （Ｔa ＝Ｔc ＋Ｔr ）の周波信号Ｓa を駆動回路３Ａ
に入力した。このような周波信号Ｓa を用いることによ
り、駆動信号Ｓa が”Ｈ”となる瞬間の電源電圧Ｖｄと
接点Ａの電圧ＶA の電圧差δＶは最小となり、振動体の
等価静電容量に充電される電荷量が最小となる。したが
って、高圧電源１０から駆動回路３Ａを通して振動体に
供給される平均電流は最小となる。
うに、所定時間Ｔc だけ”Ｈ”であり、その後に上記振
動周期Ｔr の１周期に相当する時間”Ｌ”となる周期Ｔ
a （Ｔa ＝Ｔc ＋Ｔr ）の周波信号Ｓa を駆動回路３Ａ
に入力した。このような周波信号Ｓa を用いることによ
り、駆動信号Ｓa が”Ｈ”となる瞬間の電源電圧Ｖｄと
接点Ａの電圧ＶA の電圧差δＶは最小となり、振動体の
等価静電容量に充電される電荷量が最小となる。したが
って、高圧電源１０から駆動回路３Ａを通して振動体に
供給される平均電流は最小となる。
【００２１】以上のように、本実施形態では、駆動回路
３Ａより図２（Ａ）下段に示すような周波電圧が振動体
１００−４の入力電極１００−４ａに印加される。一
方、入力電極１００−４ａに印加される周波電圧とその
位相のみが９０゜あるいは２７０゜異る周波電圧が駆動
回路３Ｂによって入力電極１００−４ｂに印加される。
これによって、弾性体１００−３に進行波が形成され、
移動子が駆動される。
３Ａより図２（Ａ）下段に示すような周波電圧が振動体
１００−４の入力電極１００−４ａに印加される。一
方、入力電極１００−４ａに印加される周波電圧とその
位相のみが９０゜あるいは２７０゜異る周波電圧が駆動
回路３Ｂによって入力電極１００−４ｂに印加される。
これによって、弾性体１００−３に進行波が形成され、
移動子が駆動される。
【００２２】次に、本実施形態において、振動波モータ
の駆動量（回転速度）を調定する方法について説明す
る。従来の技術において既に記述したように、振動波モ
ータの駆動量を変化させる方法としては、振動体の入力
電極に印加される周波電圧の電圧を増減させる方法（以
下「第一の方法」という）と、周波電圧の周波数を増減
させる方法（以下「第２の方法」という）とがある。本
実施形態は、高圧電源１０の電圧値Ｖｄを変えることに
より第１の方法を実現することが可能である。しかし、
一般に出力電圧が可変である高圧電源は、回路構成が複
雑となる等の欠点を有する。
の駆動量（回転速度）を調定する方法について説明す
る。従来の技術において既に記述したように、振動波モ
ータの駆動量を変化させる方法としては、振動体の入力
電極に印加される周波電圧の電圧を増減させる方法（以
下「第一の方法」という）と、周波電圧の周波数を増減
させる方法（以下「第２の方法」という）とがある。本
実施形態は、高圧電源１０の電圧値Ｖｄを変えることに
より第１の方法を実現することが可能である。しかし、
一般に出力電圧が可変である高圧電源は、回路構成が複
雑となる等の欠点を有する。
【００２３】そこで、本実施形態では、第２の方法を用
いて、振動波モータの駆動量を調定することとした。す
なわち、駆動信号発生器１の発生周波数ｆを可変とし
て、駆動信号Ｓa ，Ｓb の繰り返し周期Ｔa （＝１／
ｆ）を変えることにより、振動体に印加される周波電圧
の周波数を変化させるのである。ここで、周期Ｔa のう
ち期間Ｔr は、電気的な振動周期によって決まり、任意
に増減させることのできない期間である。よって、周期
Ｔa の変化は、駆動周波数発生器１が出力する充電制御
信号の出力期間、すなわち、駆動信号Ｓa が論理レベ
ル”Ｈ”である期間Ｔc をＴc ＝Ｔa −Ｔr の関係を満
たすように変化させることにより実現する。ただし、期
間Ｔc は、振動体の等価静電容量を充電するのに要する
時間よりも長くなければならない。
いて、振動波モータの駆動量を調定することとした。す
なわち、駆動信号発生器１の発生周波数ｆを可変とし
て、駆動信号Ｓa ，Ｓb の繰り返し周期Ｔa （＝１／
ｆ）を変えることにより、振動体に印加される周波電圧
の周波数を変化させるのである。ここで、周期Ｔa のう
ち期間Ｔr は、電気的な振動周期によって決まり、任意
に増減させることのできない期間である。よって、周期
Ｔa の変化は、駆動周波数発生器１が出力する充電制御
信号の出力期間、すなわち、駆動信号Ｓa が論理レベ
ル”Ｈ”である期間Ｔc をＴc ＝Ｔa −Ｔr の関係を満
たすように変化させることにより実現する。ただし、期
間Ｔc は、振動体の等価静電容量を充電するのに要する
時間よりも長くなければならない。
【００２４】ここで、発明者は、例えば駆動周波数を３
０ｋＨｚから３２ｋＨｚの範囲で変化させることによ
り、振動波モータの駆動量を停止から最大量まで調定で
きるという知見を実験的に得ている。これによれば、期
間Ｔc の可変量はＴa の約６％である。よって、上記充
電時間をＴa の４％程度と仮定した場合は、期間Ｔr が
Ｔa の９０％以下となるよう適切なインダクタンスの値
を有する誘導性素子１３を選択すれば良いこととなる。
０ｋＨｚから３２ｋＨｚの範囲で変化させることによ
り、振動波モータの駆動量を停止から最大量まで調定で
きるという知見を実験的に得ている。これによれば、期
間Ｔc の可変量はＴa の約６％である。よって、上記充
電時間をＴa の４％程度と仮定した場合は、期間Ｔr が
Ｔa の９０％以下となるよう適切なインダクタンスの値
を有する誘導性素子１３を選択すれば良いこととなる。
【００２５】次に、本実施形態を用いて駆動した振動波
モータの駆動周波数特性について説明する。図３は、駆
動周波数ｆを高周波数ｆH から低周波数ｆL 方向に走査
した場合における移動子の駆動量Ｎ（振動波モータの回
転速度）、及び高圧電源から供給された電流値Ｉd の変
化を示す図である。振動波モータは、駆動周波数ｆ0 よ
り低い周波数で駆動を開始し、その駆動量Ｎは、周波数
が低くなるほど大きくなる。また、駆動量Ｎは、さらに
駆動周波数を低くすると、ｆ2 において急激に低下す
る。これは、振動波モータに特有な現象であり、振動体
の振動が過大となったために、その安定性が低下して生
じる現象であると考えられている。
モータの駆動周波数特性について説明する。図３は、駆
動周波数ｆを高周波数ｆH から低周波数ｆL 方向に走査
した場合における移動子の駆動量Ｎ（振動波モータの回
転速度）、及び高圧電源から供給された電流値Ｉd の変
化を示す図である。振動波モータは、駆動周波数ｆ0 よ
り低い周波数で駆動を開始し、その駆動量Ｎは、周波数
が低くなるほど大きくなる。また、駆動量Ｎは、さらに
駆動周波数を低くすると、ｆ2 において急激に低下す
る。これは、振動波モータに特有な現象であり、振動体
の振動が過大となったために、その安定性が低下して生
じる現象であると考えられている。
【００２６】一方、電流値Ｉd は、駆動周波数ｆH 〜ｆ
1 （ｆ2 ＜ｆ1 ）の範囲において大きな変化を示さず、
小さな値にとどまるが、ｆ1 より低周波数域において、
駆動周波数の低下に伴い徐々に増加する。また、電流値
Ｉd は、さらに駆動周波数を低くすると、ｆ2 以下で駆
動量Ｎの低下に同期して初期の電流値に戻る。このよう
な電流値Ｉd の周波数特性は、以下のように説明され
る。振動体のＬ、Ｃ、Ｒ直列共振回路に流れる電流（モ
ーショナル電流）は、駆動周波数が低くなるに従い増大
する。このために、接点Ａにおける電圧ＶA が示す減衰
共振振動は、図２（Ｂ）下段に点線で示す電圧波形のよ
うに、その減衰の度合を増大させる。この結果、駆動信
号Ｓａが論理レベル”Ｈ”となったときの電圧差δＶ
（図２（Ａ）参照）が増大し、充電するために電源より
供給される電流値Ｉd が大きくなるのである。
1 （ｆ2 ＜ｆ1 ）の範囲において大きな変化を示さず、
小さな値にとどまるが、ｆ1 より低周波数域において、
駆動周波数の低下に伴い徐々に増加する。また、電流値
Ｉd は、さらに駆動周波数を低くすると、ｆ2 以下で駆
動量Ｎの低下に同期して初期の電流値に戻る。このよう
な電流値Ｉd の周波数特性は、以下のように説明され
る。振動体のＬ、Ｃ、Ｒ直列共振回路に流れる電流（モ
ーショナル電流）は、駆動周波数が低くなるに従い増大
する。このために、接点Ａにおける電圧ＶA が示す減衰
共振振動は、図２（Ｂ）下段に点線で示す電圧波形のよ
うに、その減衰の度合を増大させる。この結果、駆動信
号Ｓａが論理レベル”Ｈ”となったときの電圧差δＶ
（図２（Ａ）参照）が増大し、充電するために電源より
供給される電流値Ｉd が大きくなるのである。
【００２７】上述のように、本実施形態では、大きな駆
動量Ｎを得ようとして駆動周波数ｆを低下させ過ぎた場
合に（ｆ＜ｆ2 ）、駆動量Ｎが急激に低下してしまうと
いう不都合がある。この問題を回避するためには、駆動
周波数ｆがｆ2 以下とならないように、その最低周波数
を定める必要がある。しかしながら、周波数ｆ2 は、温
度等の条件によって変動するものであるために、その最
低周波数は一概には決められない。そこで、本実施形態
では、電流値Ｉd が所定値Ｉs を越えた場合に駆動周波
数ｆをそれ以下の値に低下させないこととした。具体的
には、駆動周波数ｆをｆH より徐々に低下させながら駆
動量Ｎを増加させ、高圧電源１０と振動波モータ１００
の間に接続された電流検出回路５により、高圧電源１０
から振動波モータ１００へ供給される電流の値Ｉd をモ
ニタする。電流検出回路５がＩd が所定値Ｉs を越えた
（Ｉd ≧Ｉs ）ことを検出したときは、駆動周波数発生
器１は、そのときの駆動周波数ｆs 以上の周波数で振動
波モータを駆動すべく、充電制御信号の出力期間
（Ｔc ）を制御する。これにより、駆動量Ｎの急激な低
下を防止することが可能となる。
動量Ｎを得ようとして駆動周波数ｆを低下させ過ぎた場
合に（ｆ＜ｆ2 ）、駆動量Ｎが急激に低下してしまうと
いう不都合がある。この問題を回避するためには、駆動
周波数ｆがｆ2 以下とならないように、その最低周波数
を定める必要がある。しかしながら、周波数ｆ2 は、温
度等の条件によって変動するものであるために、その最
低周波数は一概には決められない。そこで、本実施形態
では、電流値Ｉd が所定値Ｉs を越えた場合に駆動周波
数ｆをそれ以下の値に低下させないこととした。具体的
には、駆動周波数ｆをｆH より徐々に低下させながら駆
動量Ｎを増加させ、高圧電源１０と振動波モータ１００
の間に接続された電流検出回路５により、高圧電源１０
から振動波モータ１００へ供給される電流の値Ｉd をモ
ニタする。電流検出回路５がＩd が所定値Ｉs を越えた
（Ｉd ≧Ｉs ）ことを検出したときは、駆動周波数発生
器１は、そのときの駆動周波数ｆs 以上の周波数で振動
波モータを駆動すべく、充電制御信号の出力期間
（Ｔc ）を制御する。これにより、駆動量Ｎの急激な低
下を防止することが可能となる。
【００２８】以上説明したように、本実施形態の駆動装
置は、駆動周波数発生器が出力する矩形波の論理信号に
基づいて、振動体に所定電圧を印加することにより電気
エネルギーを供給し、その後に振動体を誘導性素子を介
して放電させることを周期的に繰り返し行う。ここで、
振動体は誘導性素子を介して放電されるので、駆動周波
数発生器が出力する信号が矩形であるにも関わらず、振
動体には、誘導性素子のインダクタンスと振動体の等価
回路定数から定まる共振周波数に従って正弦波状の振動
電圧が印可される。これにより、振動体において電気エ
ネルギーの機械エネルギーへの変換が生じ、振動波モー
タが駆動する。従って、本実施形態では、振動体を振動
運動させるために、駆動装置自身が正弦波状の信号を出
力する必要がなく、これにより、駆動周波数発生器の回
路構成を簡単でコンパクトなものとすることが可能とな
っている。
置は、駆動周波数発生器が出力する矩形波の論理信号に
基づいて、振動体に所定電圧を印加することにより電気
エネルギーを供給し、その後に振動体を誘導性素子を介
して放電させることを周期的に繰り返し行う。ここで、
振動体は誘導性素子を介して放電されるので、駆動周波
数発生器が出力する信号が矩形であるにも関わらず、振
動体には、誘導性素子のインダクタンスと振動体の等価
回路定数から定まる共振周波数に従って正弦波状の振動
電圧が印可される。これにより、振動体において電気エ
ネルギーの機械エネルギーへの変換が生じ、振動波モー
タが駆動する。従って、本実施形態では、振動体を振動
運動させるために、駆動装置自身が正弦波状の信号を出
力する必要がなく、これにより、駆動周波数発生器の回
路構成を簡単でコンパクトなものとすることが可能とな
っている。
【００２９】また、本実施形態では、振動体を放電させ
ている期間、すなわち、駆動信号Ｓａが論理レベル”
Ｌ”である期間を誘導性素子のインダクタンスと振動体
の等価回路定数から定まる共振周波数に一致させてい
る。これより、振動体を再度充電する際に、振動体に供
給する電流量を最小限に抑制することができ、この点か
らも振動波モータの駆動効率を向上させている。
ている期間、すなわち、駆動信号Ｓａが論理レベル”
Ｌ”である期間を誘導性素子のインダクタンスと振動体
の等価回路定数から定まる共振周波数に一致させてい
る。これより、振動体を再度充電する際に、振動体に供
給する電流量を最小限に抑制することができ、この点か
らも振動波モータの駆動効率を向上させている。
【００３０】一方、駆動装置が振動体を充電する期間
は、上記放電期間と異なり、誘導性素子と振動体の共振
周波数と無関係に設定することが可能である。そこで、
本実施形態は、この特性に着目し、充電期間を増減させ
ることにより振動体の振動周波数を変化させ、もって、
振動波モータの駆動量を容易に調定することを可能とし
ている。また、本実施形態の駆動装置は、さらに高圧電
源から振動体へ供給される電流量を電流検出回路によっ
てモニターし、その電流値が所定値以上とならないよう
に振動波モーターを駆動する周波数を調整することとし
たので、この種の振動波モータに特有の現象である急激
な駆動量の低下を未然に防止することが可能となってい
る。
は、上記放電期間と異なり、誘導性素子と振動体の共振
周波数と無関係に設定することが可能である。そこで、
本実施形態は、この特性に着目し、充電期間を増減させ
ることにより振動体の振動周波数を変化させ、もって、
振動波モータの駆動量を容易に調定することを可能とし
ている。また、本実施形態の駆動装置は、さらに高圧電
源から振動体へ供給される電流量を電流検出回路によっ
てモニターし、その電流値が所定値以上とならないよう
に振動波モーターを駆動する周波数を調整することとし
たので、この種の振動波モータに特有の現象である急激
な駆動量の低下を未然に防止することが可能となってい
る。
【００３１】（その他の実施形態）なお、本発明は、上
記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態
は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された
技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効
果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技
術的範囲に包含される。
記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態
は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された
技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効
果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技
術的範囲に包含される。
【００３２】例えば、上記実施形態では、円環型の振動
波モータについて説明をしたが、本発明に係る技術的思
想は、リニア型の振動波モータに対して適用することも
可能である。また、上記実施形態では、振動波モータの
安定な駆動を保証するために、電流検出回路を用い、高
圧電源から振動体へ供給される電流値をモニターしてい
る。これは、電流値Ｉd の代わりに期間Ｔc の直前の振
動電圧と電源電圧Ｖd の電圧差δＶ，あるいは期間Ｔc
の直前の振動電圧値を直接モニタすることであってもよ
い。この場合は、電圧検出回路を振動波モータ１００の
電極１００−４ａに接続し、検出された電圧値が所定値
に達したときの周波数をｆs とし、振動波モータの駆動
周波数がｆs 以下とならないように充電制御信号の出力
期間（Ｔc ）を適切に調整する。
波モータについて説明をしたが、本発明に係る技術的思
想は、リニア型の振動波モータに対して適用することも
可能である。また、上記実施形態では、振動波モータの
安定な駆動を保証するために、電流検出回路を用い、高
圧電源から振動体へ供給される電流値をモニターしてい
る。これは、電流値Ｉd の代わりに期間Ｔc の直前の振
動電圧と電源電圧Ｖd の電圧差δＶ，あるいは期間Ｔc
の直前の振動電圧値を直接モニタすることであってもよ
い。この場合は、電圧検出回路を振動波モータ１００の
電極１００−４ａに接続し、検出された電圧値が所定値
に達したときの周波数をｆs とし、振動波モータの駆動
周波数がｆs 以下とならないように充電制御信号の出力
期間（Ｔc ）を適切に調整する。
【００３３】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１又
は請求項２に係る発明によれば、回路構成が簡単であ
り、エネルギー効率のよい振動波モータの駆動装置を提
供することが可能となった。また、請求項３に係る発明
によれば、振動波モータの駆動量を容易に制御できる振
動波モータの駆動装置を提供することが可能となった。
さらに、請求項４又は請求項５に係る発明によれば、振
動波モータを常時安定な状態において駆動できる振動波
モータの駆動装置を提供することが可能となった。
は請求項２に係る発明によれば、回路構成が簡単であ
り、エネルギー効率のよい振動波モータの駆動装置を提
供することが可能となった。また、請求項３に係る発明
によれば、振動波モータの駆動量を容易に制御できる振
動波モータの駆動装置を提供することが可能となった。
さらに、請求項４又は請求項５に係る発明によれば、振
動波モータを常時安定な状態において駆動できる振動波
モータの駆動装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動波モータの駆動装置の実施形
態を示す回路図である。
態を示す回路図である。
【図２】図１に示す実施形態の動作を説明する線図であ
る。
る。
【図３】図１に示す実施形態により駆動される振動波モ
ータの駆動量と供給電流の駆動周波数特性を示す図であ
る。
ータの駆動量と供給電流の駆動周波数特性を示す図であ
る。
【図４】従来の振動波モータの一般的な構成を示す図で
ある。
ある。
【図５】従来の振動波モータの駆動装置を示すブロック
図である。
図である。
１ 駆動周波数発生器 ２ 移相器 ５ 電流検出回路 １０ 高圧電源 １１，１２ スイ
ッチング素子 １３ 誘導性素子 １４，１５ 抵抗 １６ トランジスタ １７ 位相反転器 １８，１９ 整流素子 １００ 振動体
ッチング素子 １３ 誘導性素子 １４，１５ 抵抗 １６ トランジスタ １７ 位相反転器 １８，１９ 整流素子 １００ 振動体
Claims (5)
- 【請求項１】 電気的エネルギーを機械的エネルギーに
変換する電気／機械エネルギー変換素子の振動運動を利
用して駆動する振動モータの駆動装置において、 前記電気／機械エネルギー変換素子に所定電圧を印加す
ることにより電気エネルギーを供給する充電回路と、 電気エネルギーが供給された前記電気／機械エネルギー
変換素子を誘導性素子を介して放電させることにより、
前記電気／機械エネルギー変換素子において機械エネル
ギーを発生させる放電回路と、 前記電気／機械エネルギー変換素子に、前記誘導性素子
のインダクタンス特性に依存しない期間だけ前記充電回
路を接続し、前記インダクタンス特性に依存する期間だ
け前記放電回路を接続することを交互に繰り返す制御回
路と、 を備えることを特徴とする振動モータの駆動装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の振動モータ駆動装置に
おいて、 前記制御回路は、 前記充電回路が前記電気／機械エネルギー変換素子に電
圧を印加する電圧印加期間を少なくとも前記電気／機械
エネルギー変換素子が充電されるのに必要とする充電時
間より長い期間となるように充電制御信号を出力し、 前記放電回路が、前記電気／機械エネルギー変換素子に
作用する放電期間を前記エネルギー変換素子と前記誘導
性素子とで構成する回路の共振振動の周期とほぼ等しい
期間となるように放電制御信号を出力する、 ことを特徴とする振動モータの駆動装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の振動モータの駆動装置
において、 前記制御回路が充電制御信号の出力期間を変化させるこ
とにより、前記電気／機械エネルギー変換素子の駆動量
を変化させる、 ことを特徴とする振動モータの駆動装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の振動モータの駆動装置
において、 さらに、前記充電回路から前記電気／機械エネルギー変
換素子に供給される電流を検出する電流検出回路を有
し、 前記制御回路は、前記電流検出回路が検出する電流値が
所定値以下となるように、前記充電制御信号の出力期間
を制御する、 ことを特徴とする振動モータの駆動装置。 - 【請求項５】 請求項３に記載の振動モータの駆動装置
において、 さらに、前記充電回路が接続される直前の前記電気／機
械エネルギー変換素子の電圧を検出する電圧検出部を有
し、 前記制御回路は、前記電圧検出部が検出する電圧値が所
定値になる駆動周波数よりも高い駆動周波数で駆動され
るように、前記充電制御信号の出力期間を制御する、 ことを特徴とする振動モータの駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29092995A JP3790830B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 振動波モータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29092995A JP3790830B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 振動波モータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09140166A true JPH09140166A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3790830B2 JP3790830B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=17762343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29092995A Expired - Lifetime JP3790830B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 振動波モータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3790830B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007336681A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Hitachi Maxell Ltd | ピエゾアクチュエータの駆動装置及びその駆動方法 |
| JP2011118425A (ja) * | 2011-03-04 | 2011-06-16 | Nidec Copal Corp | カメラ装置 |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29092995A patent/JP3790830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007336681A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Hitachi Maxell Ltd | ピエゾアクチュエータの駆動装置及びその駆動方法 |
| JP2011118425A (ja) * | 2011-03-04 | 2011-06-16 | Nidec Copal Corp | カメラ装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3790830B2 (ja) | 2006-06-28 |
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