JPH0937572A - 振動波装置の駆動装置 - Google Patents
振動波装置の駆動装置Info
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- JPH0937572A JPH0937572A JP7181372A JP18137295A JPH0937572A JP H0937572 A JPH0937572 A JP H0937572A JP 7181372 A JP7181372 A JP 7181372A JP 18137295 A JP18137295 A JP 18137295A JP H0937572 A JPH0937572 A JP H0937572A
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- frequency voltage
- switching
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動波モータを駆動する駆動回路に無駄な電
力消費が生じる。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換素子に周波電
圧を印加することにより振動弾性体に定在波を励起させ
る駆動手段を複数有し、該複数の駆動手段により励起さ
れる定在波の位相をずらして該振動弾性体に進行波を形
成する振動波駆動装置において、該駆動手段は、電気−
機械エネルギー変換素子に印加する周波電圧の方向が互
いに異なる第１の周波電圧Ａと第２の周波電圧Ａ’とを
出力すると共に、該第１の周波電圧Ａと該第２の周波電
圧Ａ’との周波電圧の方向の切り換えタイミングをずら
す。
力消費が生じる。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換素子に周波電
圧を印加することにより振動弾性体に定在波を励起させ
る駆動手段を複数有し、該複数の駆動手段により励起さ
れる定在波の位相をずらして該振動弾性体に進行波を形
成する振動波駆動装置において、該駆動手段は、電気−
機械エネルギー変換素子に印加する周波電圧の方向が互
いに異なる第１の周波電圧Ａと第２の周波電圧Ａ’とを
出力すると共に、該第１の周波電圧Ａと該第２の周波電
圧Ａ’との周波電圧の方向の切り換えタイミングをずら
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動波モータ等を
駆動する振動波装置の駆動装置に関するものである。
駆動する振動波装置の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子等を取り付けて構成した振動体
の表面に該圧電素子の圧電駆動により表面弾性波振動を
発生させ、該振動体の振動エネルギーを連続的な機械運
動に変換させる形式の振動波モータは本出願人によりカ
メラなどの光学機器用の駆動モータとして実用化されて
以来、既に久しい。以下には本出願人により開発され且
つ光学機器に搭載されている棒状振動波モータを本発明
に関する一つの従来技術として説明する。
の表面に該圧電素子の圧電駆動により表面弾性波振動を
発生させ、該振動体の振動エネルギーを連続的な機械運
動に変換させる形式の振動波モータは本出願人によりカ
メラなどの光学機器用の駆動モータとして実用化されて
以来、既に久しい。以下には本出願人により開発され且
つ光学機器に搭載されている棒状振動波モータを本発明
に関する一つの従来技術として説明する。
【０００３】図１１は上記の棒状振動波モータの機械的
構造図である。
構造図である。
【０００４】図１１において、１０１は棒状振動波モー
タの振動体であり、該振動体１０１は金属製の肉厚の円
筒体から成る振動体本体の中間部分に円環状の圧電素子
群を挟み込んで形成されたものであり、該圧電素子群に
別々に互いに位相の異なる交流電圧を印加することによ
り該振動体１０１の先端面には局所的な楕円運動が発生
されるようになっている。該振動体本体に挟み込まれて
いる圧電素子は、該振動体１０１の先端面に該楕円運動
を発生せしめるために第一及び第二の交流電圧が印加さ
れるＡ相圧電素子群及びＢ相圧電素子群と該振動体１０
１の振動状態を検出するための振動検出用圧電素子ｓと
から成っている。
タの振動体であり、該振動体１０１は金属製の肉厚の円
筒体から成る振動体本体の中間部分に円環状の圧電素子
群を挟み込んで形成されたものであり、該圧電素子群に
別々に互いに位相の異なる交流電圧を印加することによ
り該振動体１０１の先端面には局所的な楕円運動が発生
されるようになっている。該振動体本体に挟み込まれて
いる圧電素子は、該振動体１０１の先端面に該楕円運動
を発生せしめるために第一及び第二の交流電圧が印加さ
れるＡ相圧電素子群及びＢ相圧電素子群と該振動体１０
１の振動状態を検出するための振動検出用圧電素子ｓと
から成っている。
【０００５】１０２は該振動体１０１の先端面に圧接さ
れて該振動体の先端面の表面弾性波振動により回転され
る回転体（ロータ）、１０３は該回転体１０２に結合さ
れている出力ギア、である。
れて該振動体の先端面の表面弾性波振動により回転され
る回転体（ロータ）、１０３は該回転体１０２に結合さ
れている出力ギア、である。
【０００６】なお、この振動波モータの動作原理はたと
えば特開平３−２８９３７５号公報などにおいて開示さ
れているので説明を省略する。
えば特開平３−２８９３７５号公報などにおいて開示さ
れているので説明を省略する。
【０００７】上記振動体１０１の圧電素子部は、駆動用
のＡ相圧電素子ａ１，ａ２、およびＢ相圧電素子ｂ１，
ｂ２と、振動検出圧電素子ｓ１とから構成されている。
このとき、Ａ相圧電素子ａ１，ａ２に挟まれた金属板
（Ａ−ｄ）にＡ相印加電圧、Ｂ相圧電素子ｂ１，ｂ２に
挟まれた金属板（Ｂ−ｄ）にＢ相印加電圧を加えること
で該圧電素子が駆動される。また、このときＡ相圧電素
子ａ１，ａ２、およびＢ相圧電素子ｂ１，ｂ２、の両外
側は金属板（ＧＮＤ−ｄ）によりＧＮＤ電位になってい
る。このとき、ａ２，ｂ１間およびｂ２，ｓ１間の金属
板は振動体１０１を貫通している金属ボルト（不図示）
に接触することで、ＧＮＤ電位になっている。振動検出
圧電素子ｓ１は同様に一方（図１１のＢ相側）は金属板
（ＧＮＤ−ｄ）によりＧＮＤ電位になっており、その反
対側の金属板（Ｓ−ｄ）から信号を取り出すように構成
されている。また、このとき振動検出圧電素子ｓ１の信
号取り出し面側は、金属ブロックと接しているが、その
ブロックは絶縁シートによりＧＮＤ電位から絶縁されて
いる。よって振動検出圧電素子ｓ１からその振動に応じ
た出力電圧がそのまま得られる。そして、この電圧の大
きさや駆動電圧との位相差などにより共振周波数などを
求める。
のＡ相圧電素子ａ１，ａ２、およびＢ相圧電素子ｂ１，
ｂ２と、振動検出圧電素子ｓ１とから構成されている。
このとき、Ａ相圧電素子ａ１，ａ２に挟まれた金属板
（Ａ−ｄ）にＡ相印加電圧、Ｂ相圧電素子ｂ１，ｂ２に
挟まれた金属板（Ｂ−ｄ）にＢ相印加電圧を加えること
で該圧電素子が駆動される。また、このときＡ相圧電素
子ａ１，ａ２、およびＢ相圧電素子ｂ１，ｂ２、の両外
側は金属板（ＧＮＤ−ｄ）によりＧＮＤ電位になってい
る。このとき、ａ２，ｂ１間およびｂ２，ｓ１間の金属
板は振動体１０１を貫通している金属ボルト（不図示）
に接触することで、ＧＮＤ電位になっている。振動検出
圧電素子ｓ１は同様に一方（図１１のＢ相側）は金属板
（ＧＮＤ−ｄ）によりＧＮＤ電位になっており、その反
対側の金属板（Ｓ−ｄ）から信号を取り出すように構成
されている。また、このとき振動検出圧電素子ｓ１の信
号取り出し面側は、金属ブロックと接しているが、その
ブロックは絶縁シートによりＧＮＤ電位から絶縁されて
いる。よって振動検出圧電素子ｓ１からその振動に応じ
た出力電圧がそのまま得られる。そして、この電圧の大
きさや駆動電圧との位相差などにより共振周波数などを
求める。
【０００８】図１２はこのような振動波モータの駆動回
路を示したものである。２は交番電圧を発生する発振
器、３は９０°移相器、４，５は該発振器２および移相
器３からの交番電圧で電源電圧をスイッチングするスイ
ッチング回路、６，７はスイッチング回路４，５でスイ
ッチングされたパルス電圧を増幅する昇圧コイルであ
る。８は駆動電極Ａ−ｄと振動検出電極Ｓ−ｄの信号位
相差φを検出する位相差検出器である。１１は制御用マ
イコンであり、これにより駆動周波数の設定が行なわ
れ、その周波数で振動波モータが駆動される。このよう
な超音波モータは圧電素子を使うため駆動電圧が高くな
るという問題があった。この対策として図１３に示すよ
うな構造にして圧電素子に印加する電圧の方向を交互に
切り替えることで従来の電圧の半分で駆動できるという
方法が考えられている。Ａ−ｄ，Ａ’−ｄおよびＢ−
ｄ，Ｂ’−ｄは該圧電素子もしくは電歪素子に交番電圧
を印加するための駆動電極である。
路を示したものである。２は交番電圧を発生する発振
器、３は９０°移相器、４，５は該発振器２および移相
器３からの交番電圧で電源電圧をスイッチングするスイ
ッチング回路、６，７はスイッチング回路４，５でスイ
ッチングされたパルス電圧を増幅する昇圧コイルであ
る。８は駆動電極Ａ−ｄと振動検出電極Ｓ−ｄの信号位
相差φを検出する位相差検出器である。１１は制御用マ
イコンであり、これにより駆動周波数の設定が行なわ
れ、その周波数で振動波モータが駆動される。このよう
な超音波モータは圧電素子を使うため駆動電圧が高くな
るという問題があった。この対策として図１３に示すよ
うな構造にして圧電素子に印加する電圧の方向を交互に
切り替えることで従来の電圧の半分で駆動できるという
方法が考えられている。Ａ−ｄ，Ａ’−ｄおよびＢ−
ｄ，Ｂ’−ｄは該圧電素子もしくは電歪素子に交番電圧
を印加するための駆動電極である。
【０００９】図１４はこのような構造の振動波モータを
用いたときの駆動回路を示したものである。
用いたときの駆動回路を示したものである。
【００１０】前記駆動回路に付いていた発振器２および
移相器３は、制御用マイコン１１の中にその機能を入れ
て、一つにまとめた。９，９’は、制御用マイコン１１
からの交番電圧をあるロジック部でスイッチングするス
イッチング回路であり、４個のトランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４及びＴｒ１’，Ｔｒ２’，Ｔｒ
３’，Ｔｒ４’から成り、夫々圧電素子の電極Ａ相、
Ａ’相及びＢ相、Ｂ’相に接続している。制御用マイコ
ン１１はＯＮ−ＯＦＦ信号、ｄｉｒ信号によりスイッチ
ング回路９，９’の制御も行う。また、本従来例ではス
イッチングされたパルス電圧を増幅する前記昇圧コイル
６，７をなくし部品点数を減らしている。図１５にスイ
ッチング回路９，９’を構成するトランジスタのＯＮ−
ＯＦＦのタイミング波形図を示す。図１５のタイミング
でスイッチングすると各駆動用圧電素子の表裏の電極に
は位相の１８０度ずれた信号が印加される。このとき振
動体の駆動電極Ａ−ｄ，Ａ’−ｄおよびＢ−ｄ，Ｂ’−
ｄには見かけ上電源電圧の２倍の電圧が印加されている
かのようになる。よって、従来の電圧の半分で駆動でき
るようになる（これをフローティング駆動と称す。）。
図１６は上記スイッチング回路９，９’の電圧および電
流波形で、図１７はその測定点，の位置を示す。
移相器３は、制御用マイコン１１の中にその機能を入れ
て、一つにまとめた。９，９’は、制御用マイコン１１
からの交番電圧をあるロジック部でスイッチングするス
イッチング回路であり、４個のトランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４及びＴｒ１’，Ｔｒ２’，Ｔｒ
３’，Ｔｒ４’から成り、夫々圧電素子の電極Ａ相、
Ａ’相及びＢ相、Ｂ’相に接続している。制御用マイコ
ン１１はＯＮ−ＯＦＦ信号、ｄｉｒ信号によりスイッチ
ング回路９，９’の制御も行う。また、本従来例ではス
イッチングされたパルス電圧を増幅する前記昇圧コイル
６，７をなくし部品点数を減らしている。図１５にスイ
ッチング回路９，９’を構成するトランジスタのＯＮ−
ＯＦＦのタイミング波形図を示す。図１５のタイミング
でスイッチングすると各駆動用圧電素子の表裏の電極に
は位相の１８０度ずれた信号が印加される。このとき振
動体の駆動電極Ａ−ｄ，Ａ’−ｄおよびＢ−ｄ，Ｂ’−
ｄには見かけ上電源電圧の２倍の電圧が印加されている
かのようになる。よって、従来の電圧の半分で駆動でき
るようになる（これをフローティング駆動と称す。）。
図１６は上記スイッチング回路９，９’の電圧および電
流波形で、図１７はその測定点，の位置を示す。
【００１１】図１６からわかるように電流は、スイッチ
ングパルスが切り替わるときに大きく流れて回路で消費
されている。
ングパルスが切り替わるときに大きく流れて回路で消費
されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来例からわかるよう
に前記駆動回路ではスイッチングパルスが切り替わると
き、電流が大きく流れるために回路で消費される電流が
大きくなってしまうという問題がある。
に前記駆動回路ではスイッチングパルスが切り替わると
き、電流が大きく流れるために回路で消費される電流が
大きくなってしまうという問題がある。
【００１３】本出願に係る発明の目的は、電力の消費を
極力抑え、効率的に振動波モータ等を駆動できる振動波
装置の駆動装置を提供することにある。
極力抑え、効率的に振動波モータ等を駆動できる振動波
装置の駆動装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第１の構成は、電気−機械エネルギー変換素
子に周波電圧を印加することにより振動弾性体に定在波
を励起させる駆動手段を複数有し、該複数の駆動手段に
より励起される定在波の位相をずらして該振動弾性体に
進行波を形成する振動波装置の駆動装置において、該駆
動手段は、電気−機械エネルギー変換素子に印加する周
波電圧の方向が互いに異なる第１の周波電圧と第２の周
波電圧とを出力すると共に、該第１の周波電圧と該第２
の周波電圧との周波電圧の方向の切り換えタイミングを
ずらすことを特徴とする。
を実現する第１の構成は、電気−機械エネルギー変換素
子に周波電圧を印加することにより振動弾性体に定在波
を励起させる駆動手段を複数有し、該複数の駆動手段に
より励起される定在波の位相をずらして該振動弾性体に
進行波を形成する振動波装置の駆動装置において、該駆
動手段は、電気−機械エネルギー変換素子に印加する周
波電圧の方向が互いに異なる第１の周波電圧と第２の周
波電圧とを出力すると共に、該第１の周波電圧と該第２
の周波電圧との周波電圧の方向の切り換えタイミングを
ずらすことを特徴とする。
【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する第２の
構成は、請求項１において、駆動手段は、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式により
出力し、出力するパルスのデューティを、５０％デュー
ティに対して印加する電気−機械エネルギー変換素子の
チャージ電荷が放電するときの減衰応答曲線の１／２周
期分以上小さくすることを特徴とする。
構成は、請求項１において、駆動手段は、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式により
出力し、出力するパルスのデューティを、５０％デュー
ティに対して印加する電気−機械エネルギー変換素子の
チャージ電荷が放電するときの減衰応答曲線の１／２周
期分以上小さくすることを特徴とする。
【００１６】本出願に係る発明の目的を実現する第３の
構成は、請求項１において、駆動手段は、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式により
出力し、出力するパルスのデューティを、５０％デュー
ティに対して印加する電気−機械エネルギー変換素子の
チャージ電荷が放電するときの減衰応答曲線の１／２周
期分以上大きくすることを特徴とする。
構成は、請求項１において、駆動手段は、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式により
出力し、出力するパルスのデューティを、５０％デュー
ティに対して印加する電気−機械エネルギー変換素子の
チャージ電荷が放電するときの減衰応答曲線の１／２周
期分以上大きくすることを特徴とする。
【００１７】本出願に係る発明の目的を実現する第４の
構成は、請求項１において、駆動手段は、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式により
出力し、出力する第１の周波電圧と第２の周波電圧のパ
ルスの位相差を、１８０度から印加する電気−機械エネ
ルギー変換素子のチャージ電荷が放電するときの減衰応
答曲線の１／２周期分以上ずらすことを特徴とする。
構成は、請求項１において、駆動手段は、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式により
出力し、出力する第１の周波電圧と第２の周波電圧のパ
ルスの位相差を、１８０度から印加する電気−機械エネ
ルギー変換素子のチャージ電荷が放電するときの減衰応
答曲線の１／２周期分以上ずらすことを特徴とする。
【００１８】本出願に係る発明の目的を実現する第５の
構成は、請求項１，２，３または４において、駆動手段
は、第１の周波電圧と第２の周波電圧との切り換えを行
うスイッチ素子と、前記スイッチ素子に設けた逆方向電
流通過手段とを有することを特徴とする。
構成は、請求項１，２，３または４において、駆動手段
は、第１の周波電圧と第２の周波電圧との切り換えを行
うスイッチ素子と、前記スイッチ素子に設けた逆方向電
流通過手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
（第１の実施の形態）図１に、第１の実施の形態の駆動
回路のブロック図を示す。従来例と同じ構成部分には同
じ符号を付し、その説明を省略してある。
回路のブロック図を示す。従来例と同じ構成部分には同
じ符号を付し、その説明を省略してある。
【００２０】本実施の形態では、スイッチング回路１
０，１０’はスイッチング素子に従来のトランジスタか
らＯＮ抵抗の小さいＦＥＴに変更している。また、各Ｆ
ＥＴには逆方向電流通過用ダイオードが設けられてい
る。このダイオードを設けることで逆方向電流によるＦ
ＥＴの破損を避けている。
０，１０’はスイッチング素子に従来のトランジスタか
らＯＮ抵抗の小さいＦＥＴに変更している。また、各Ｆ
ＥＴには逆方向電流通過用ダイオードが設けられてい
る。このダイオードを設けることで逆方向電流によるＦ
ＥＴの破損を避けている。
【００２１】図２にスイッチング回路１０，１０’の出
力のＯＮ−ＯＦＦのタイミング波形図を示す。スイッチ
ング回路１０を構成するＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ
３，ＦＥＴ４はＡ相信号がＨｉのときＦＥＴ１がＯＮ
し、ＦＥＴ２がＯＦＦする。Ａ相信号がＬｏのときＦＥ
Ｔ２がＯＮし、ＦＥＴ１がＯＦＦする。同様にＡ’相信
号がＨｉのときＦＥＴ３がＯＮし、ＦＥＴ４がＯＦＦす
る。Ａ’相信号がＬｏのときＦＥＴ４がＯＮし、ＦＥＴ
３がＯＦＦする。このようにしてスイッチング動作を繰
り返している（Ｂ相，Ｂ’相についても同様）。また、
図２においてＡ相およびＡ’相はｄｕｔｙ＝３／８で１
８０度位相がずれている。ｄｉｒ信号がＬｏのときスイ
ッチング回路１０’のＢ相、Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’
相のスイッチングパルスに対してそれぞれ９０度位相が
遅れている。逆にｄｉｒ信号がＨｉのときスイッチング
回路１０’のＢ相、Ｂ’相出力はＡ相、Ａ’相のスイッ
チングパルスに対してそれぞれ９０度位相が進んでい
る。
力のＯＮ−ＯＦＦのタイミング波形図を示す。スイッチ
ング回路１０を構成するＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ
３，ＦＥＴ４はＡ相信号がＨｉのときＦＥＴ１がＯＮ
し、ＦＥＴ２がＯＦＦする。Ａ相信号がＬｏのときＦＥ
Ｔ２がＯＮし、ＦＥＴ１がＯＦＦする。同様にＡ’相信
号がＨｉのときＦＥＴ３がＯＮし、ＦＥＴ４がＯＦＦす
る。Ａ’相信号がＬｏのときＦＥＴ４がＯＮし、ＦＥＴ
３がＯＦＦする。このようにしてスイッチング動作を繰
り返している（Ｂ相，Ｂ’相についても同様）。また、
図２においてＡ相およびＡ’相はｄｕｔｙ＝３／８で１
８０度位相がずれている。ｄｉｒ信号がＬｏのときスイ
ッチング回路１０’のＢ相、Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’
相のスイッチングパルスに対してそれぞれ９０度位相が
遅れている。逆にｄｉｒ信号がＨｉのときスイッチング
回路１０’のＢ相、Ｂ’相出力はＡ相、Ａ’相のスイッ
チングパルスに対してそれぞれ９０度位相が進んでい
る。
【００２２】図３は上記スイッチング回路１０の電圧お
よび電流波形で、図４はその測定点，の位置を示
す。図３（ａ）からわかるように従来例の図１６におけ
るの電流波形に比べ、ピーク値が減少していることが
わかる。また、図３（ｂ）では測定点の電流波形にあ
るピーク値の高い電流が測定点には現れていないこと
がわかる。
よび電流波形で、図４はその測定点，の位置を示
す。図３（ａ）からわかるように従来例の図１６におけ
るの電流波形に比べ、ピーク値が減少していることが
わかる。また、図３（ｂ）では測定点の電流波形にあ
るピーク値の高い電流が測定点には現れていないこと
がわかる。
【００２３】この現象を図２，図５で説明する。まず、
図２において、Ａ相，Ａ’相波形が＜１１＞の状態であ
るとＦＥＴ１，ＦＥＴ４がＯＮし、図５の＜１１＞のよ
うに電流が流れる。次に、図２において、Ａ相，Ａ’相
波形が＜１２＞の状態になるとＦＥＴ２，ＦＥＴ４がＯ
Ｎになり、このとき圧電素子に充電されていた電荷が放
電し、図５の＜１２＞のように電流が流れる。このとき
ＦＥＴ４には逆方向に電流が流れるが、該逆方向電流通
過用ダイオードを通過していくので問題ない。次に、図
２において、Ａ相，Ａ’相波形が＜１３＞の状態にな
り、ＦＥＴ２，ＦＥＴ３がＯＮし、図５の＜１３＞のよ
うに電流が流れる。次に、図２において、Ａ相，Ａ’相
波形が＜１４＞の状態になると、ＦＥＴ２，ＦＥＴ４が
ＯＮになり、このとき、圧電素子に充電されていた電荷
が放電し図５の＜１２＞と逆の方向に電流が流れる。以
上が一周期の動作であり、波形＜１２＞，＜１４＞の状
態の時は電源から電流は供給されてない。すなわちその
期間電力が消費されていないということがわかる。よっ
て、回路の電力消費を減らすことができ、回路効率をＵ
Ｐすることができる。ちなみに、Ｂ相圧電素子も同様に
して回路効率をＵＰしている。
図２において、Ａ相，Ａ’相波形が＜１１＞の状態であ
るとＦＥＴ１，ＦＥＴ４がＯＮし、図５の＜１１＞のよ
うに電流が流れる。次に、図２において、Ａ相，Ａ’相
波形が＜１２＞の状態になるとＦＥＴ２，ＦＥＴ４がＯ
Ｎになり、このとき圧電素子に充電されていた電荷が放
電し、図５の＜１２＞のように電流が流れる。このとき
ＦＥＴ４には逆方向に電流が流れるが、該逆方向電流通
過用ダイオードを通過していくので問題ない。次に、図
２において、Ａ相，Ａ’相波形が＜１３＞の状態にな
り、ＦＥＴ２，ＦＥＴ３がＯＮし、図５の＜１３＞のよ
うに電流が流れる。次に、図２において、Ａ相，Ａ’相
波形が＜１４＞の状態になると、ＦＥＴ２，ＦＥＴ４が
ＯＮになり、このとき、圧電素子に充電されていた電荷
が放電し図５の＜１２＞と逆の方向に電流が流れる。以
上が一周期の動作であり、波形＜１２＞，＜１４＞の状
態の時は電源から電流は供給されてない。すなわちその
期間電力が消費されていないということがわかる。よっ
て、回路の電力消費を減らすことができ、回路効率をＵ
Ｐすることができる。ちなみに、Ｂ相圧電素子も同様に
して回路効率をＵＰしている。
【００２４】本実施の形態では、スイッチングパルスの
パルス幅を３／８（３７．５％）にしているがパルス幅
を５０％に近づけていった場合、５０％からのずれ量が
チャージされた電荷が放電するときの減衰応答曲線の１
／２周期分の時間以下になると急激に消費電力が増え
た。よって、パルス幅は５０％より該１／２周期分の時
間減らした大きさ以下にすることが望ましい。
パルス幅を３／８（３７．５％）にしているがパルス幅
を５０％に近づけていった場合、５０％からのずれ量が
チャージされた電荷が放電するときの減衰応答曲線の１
／２周期分の時間以下になると急激に消費電力が増え
た。よって、パルス幅は５０％より該１／２周期分の時
間減らした大きさ以下にすることが望ましい。
【００２５】（第２の実施の形態）図６に本発明の第２
の実施の形態のときのスイッチング回路１０，１０’を
構成するＦＥＴのＯＮ−ＯＦＦのタイミング波形図を示
す。駆動回路は図１と同じである。図６において、Ａ相
およびＡ’相はｄｕｔｙ＝５／８で１８０度位相がずれ
ている。また、ｄｉｒ信号がＬｏのときスイッチング回
路１０’のＢ相，Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッ
チングパルスに対してそれぞれ９０度位相が遅れてい
る。逆にｄｉｒ信号がＨｉのときスイッチング回路１
０’のＢ相、Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッチン
グパルスに対してそれぞれ９０度位相が進んでいる。
の実施の形態のときのスイッチング回路１０，１０’を
構成するＦＥＴのＯＮ−ＯＦＦのタイミング波形図を示
す。駆動回路は図１と同じである。図６において、Ａ相
およびＡ’相はｄｕｔｙ＝５／８で１８０度位相がずれ
ている。また、ｄｉｒ信号がＬｏのときスイッチング回
路１０’のＢ相，Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッ
チングパルスに対してそれぞれ９０度位相が遅れてい
る。逆にｄｉｒ信号がＨｉのときスイッチング回路１
０’のＢ相、Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッチン
グパルスに対してそれぞれ９０度位相が進んでいる。
【００２６】図７は上記スイッチング回路１０の電圧お
よび電流波形で、測定点は図４と同じである。図６から
わかるように従来例の図１６におけるの電流波形に比
べピーク値が減少していることがわかる。また、図７
（ｂ）におけるの電流波形にあるピーク値の高い電流
が図７（ａ）の波形には現れていないことがわかる。
この現象を図６，図８で説明する。まず、図６のＡ相，
Ａ’相波形＜１１＞の状態だと、ＦＥＴ１，ＦＥＴ４が
ＯＮし、図８の＜１１＞のように電流が流れる。次に、
図６の＜１５＞の状態になると、ＦＥＴ１，ＦＥＴ３が
ＯＮになり、このとき圧電素子に充電されていた電荷が
放電し図７の＜１５＞のように電流が流れる。このと
き、ＦＥＴ１には逆方向に電流が流れるが該逆方向電流
通過用ダイオードを通過していくので問題ない。次に、
図６＜１３＞の状態になり、ＦＥＴ２，ＦＥＴ３がＯＮ
し図８の＜１３＞のように電流が流れる。次に、図６の
＜１６＞の状態になるとＦＥＴ１，ＦＥＴ３がＯＮにな
り、このとき圧電素子に充電されていた電荷が放電し図
８の＜１５＞と逆の方向に電流が流れる。以上が一周期
の動作であり、波形＜１５＞，＜１６＞の状態の時は電
源から電流は供給されてない。すなわちその期間電力が
消費されてないということがわかる。よって、回路の消
費を減らすことができ、回路効率をＵＰすることができ
る。ちなみに、Ｂ相圧電素子も同様にして回路効率をＵ
Ｐしている。
よび電流波形で、測定点は図４と同じである。図６から
わかるように従来例の図１６におけるの電流波形に比
べピーク値が減少していることがわかる。また、図７
（ｂ）におけるの電流波形にあるピーク値の高い電流
が図７（ａ）の波形には現れていないことがわかる。
この現象を図６，図８で説明する。まず、図６のＡ相，
Ａ’相波形＜１１＞の状態だと、ＦＥＴ１，ＦＥＴ４が
ＯＮし、図８の＜１１＞のように電流が流れる。次に、
図６の＜１５＞の状態になると、ＦＥＴ１，ＦＥＴ３が
ＯＮになり、このとき圧電素子に充電されていた電荷が
放電し図７の＜１５＞のように電流が流れる。このと
き、ＦＥＴ１には逆方向に電流が流れるが該逆方向電流
通過用ダイオードを通過していくので問題ない。次に、
図６＜１３＞の状態になり、ＦＥＴ２，ＦＥＴ３がＯＮ
し図８の＜１３＞のように電流が流れる。次に、図６の
＜１６＞の状態になるとＦＥＴ１，ＦＥＴ３がＯＮにな
り、このとき圧電素子に充電されていた電荷が放電し図
８の＜１５＞と逆の方向に電流が流れる。以上が一周期
の動作であり、波形＜１５＞，＜１６＞の状態の時は電
源から電流は供給されてない。すなわちその期間電力が
消費されてないということがわかる。よって、回路の消
費を減らすことができ、回路効率をＵＰすることができ
る。ちなみに、Ｂ相圧電素子も同様にして回路効率をＵ
Ｐしている。
【００２７】本実施の形態では、スイッチングパルスの
パルス幅を５／８（６２．５％）にしているが、パルス
幅を５０％に近づけていった場合、５０％からのずれ量
がチャージされた電荷が放電するときの減衰応答曲線の
１／２周期分の時間以下になると急激に消費電力が増え
た。よって、パルス幅は５０％より該１／２周期分の時
間増やした大きさ以上にすることが望ましい。
パルス幅を５／８（６２．５％）にしているが、パルス
幅を５０％に近づけていった場合、５０％からのずれ量
がチャージされた電荷が放電するときの減衰応答曲線の
１／２周期分の時間以下になると急激に消費電力が増え
た。よって、パルス幅は５０％より該１／２周期分の時
間増やした大きさ以上にすることが望ましい。
【００２８】（第３の実施の形態）図９に本発明の第３
の実施の形態のときのスイッチング回路１０，１０’を
構成するＦＥＴのＯＮ−ＯＦＦのタイミング波形図を示
す。駆動回路は図１と同じである。図９においてＡ相お
よびＡ’相はｄｕｔｙ＝５０％で２２５度位相がずれて
いる。また、ｄｉｒ信号がＬｏのときスイッチング回路
１０’のＢ相，Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッチ
ングパルスに対してそれぞれ９０度位相が遅れている。
逆にｄｉｒ信号がＨｉのときスイッチング回路１０’の
Ｂ相、Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッチングパル
スに対してそれぞれ９０度位相が進んでいる。
の実施の形態のときのスイッチング回路１０，１０’を
構成するＦＥＴのＯＮ−ＯＦＦのタイミング波形図を示
す。駆動回路は図１と同じである。図９においてＡ相お
よびＡ’相はｄｕｔｙ＝５０％で２２５度位相がずれて
いる。また、ｄｉｒ信号がＬｏのときスイッチング回路
１０’のＢ相，Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッチ
ングパルスに対してそれぞれ９０度位相が遅れている。
逆にｄｉｒ信号がＨｉのときスイッチング回路１０’の
Ｂ相、Ｂ’相の出力はＡ相、Ａ’相のスイッチングパル
スに対してそれぞれ９０度位相が進んでいる。
【００２９】図９の動作でスイッチングしたときの電流
の経路を図９，図１０で説明する。まず、図９の＜１１
＞の状態だと、ＦＥＴ１，ＦＥＴ４がＯＮし、図１０の
＜１１＞のように電流が流れる。次に、図９の＜１７＞
の状態になると、ＦＥＴ２，ＦＥＴ４がＯＮになり、こ
のとき圧電素子に充電されていた電荷が放電し、図１０
の＜１７＞のように電流が流れる。このとき、ＦＥＴ４
には逆方向に電流が流れるが該逆方向電流通過用ダイオ
ードを通過していくので問題ない。次に、図９の＜１３
＞の状態になり、ＦＥＴ２，ＦＥＴ３がＯＮし図１０の
＜１３＞のように電流が流れる。次に、図９の＜１８＞
の状態になるとＦＥＴ１，ＦＥＴ３がＯＮになり、この
とき圧電素子に充電されていた電荷が放電し、図１０の
＜１８＞のように電流が流れる。このときＦＥＴ２には
逆方向に電流が流れるが該逆方向電流通過用ダイオード
を通過していくので問題ない。これが一周期の動作であ
り、図１０中、＜１７＞，＜１８＞の状態の時は電源か
ら電流は供給されない。すなわちその期間電力が消費さ
れない。よって、回路の消費を減らすことができ、回路
効率をＵＰすることができる。また、本実施の形態では
パルス幅を変えるのではなく、ｄｕｔｙ＝５０％で、Ａ
相，Ａ’相の位相をずらしている。この方法だと第１及
び第２の実施の形態に比べ回路構成を簡単にできる。ま
た、本実施の形態ではスイッチングパルスのパルスを１
８０度に対し４５度ずらしているが、ずらす量を０度に
近づけていった場合、０度からのずれ量がチャージされ
た電荷が放電するときの減衰応答曲線の１／２周期分の
時間以下になると急激に消費電力が増えた。よって、ず
らす量は該１／２周期分の時間以上にすることが望まし
い。ちなみに、Ｂ相圧電素子も同様にして回路効率をＵ
Ｐしている。
の経路を図９，図１０で説明する。まず、図９の＜１１
＞の状態だと、ＦＥＴ１，ＦＥＴ４がＯＮし、図１０の
＜１１＞のように電流が流れる。次に、図９の＜１７＞
の状態になると、ＦＥＴ２，ＦＥＴ４がＯＮになり、こ
のとき圧電素子に充電されていた電荷が放電し、図１０
の＜１７＞のように電流が流れる。このとき、ＦＥＴ４
には逆方向に電流が流れるが該逆方向電流通過用ダイオ
ードを通過していくので問題ない。次に、図９の＜１３
＞の状態になり、ＦＥＴ２，ＦＥＴ３がＯＮし図１０の
＜１３＞のように電流が流れる。次に、図９の＜１８＞
の状態になるとＦＥＴ１，ＦＥＴ３がＯＮになり、この
とき圧電素子に充電されていた電荷が放電し、図１０の
＜１８＞のように電流が流れる。このときＦＥＴ２には
逆方向に電流が流れるが該逆方向電流通過用ダイオード
を通過していくので問題ない。これが一周期の動作であ
り、図１０中、＜１７＞，＜１８＞の状態の時は電源か
ら電流は供給されない。すなわちその期間電力が消費さ
れない。よって、回路の消費を減らすことができ、回路
効率をＵＰすることができる。また、本実施の形態では
パルス幅を変えるのではなく、ｄｕｔｙ＝５０％で、Ａ
相，Ａ’相の位相をずらしている。この方法だと第１及
び第２の実施の形態に比べ回路構成を簡単にできる。ま
た、本実施の形態ではスイッチングパルスのパルスを１
８０度に対し４５度ずらしているが、ずらす量を０度に
近づけていった場合、０度からのずれ量がチャージされ
た電荷が放電するときの減衰応答曲線の１／２周期分の
時間以下になると急激に消費電力が増えた。よって、ず
らす量は該１／２周期分の時間以上にすることが望まし
い。ちなみに、Ｂ相圧電素子も同様にして回路効率をＵ
Ｐしている。
【００３０】以上の実施の形態は棒状振動波モータにつ
いて述べてきたが棒状以外のタイプの振動波モータでも
実施できる。また、上記の実施の形態で振動波モータに
用いた圧電素子を積層圧電素子にすることで、より低電
圧で振動波モータを駆動することが可能となり、モータ
ドライバの耐電圧も低いものを用いることができる。
いて述べてきたが棒状以外のタイプの振動波モータでも
実施できる。また、上記の実施の形態で振動波モータに
用いた圧電素子を積層圧電素子にすることで、より低電
圧で振動波モータを駆動することが可能となり、モータ
ドライバの耐電圧も低いものを用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、圧電素
子等の電気−機械エネルギー変換素子に印加方向が異な
る周波電圧を印加することにより、振動子の低電圧駆動
等を可能とする振動波駆動装置において、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とを方向切り換えの際の回路内での
無駄な電力消費が低減し、振動子の安定した駆動が実現
すると共に、電源電池の寿命を長くすることができる。
子等の電気−機械エネルギー変換素子に印加方向が異な
る周波電圧を印加することにより、振動子の低電圧駆動
等を可能とする振動波駆動装置において、第１の周波電
圧と第２の周波電圧とを方向切り換えの際の回路内での
無駄な電力消費が低減し、振動子の安定した駆動が実現
すると共に、電源電池の寿命を長くすることができる。
【００３２】請求項２に記載の発明によれば、振動子を
高周波数から低周波数に向けて周波数を変化させて起動
の駆動を行う場合等では、無駄な電力消費が低減され
る。
高周波数から低周波数に向けて周波数を変化させて起動
の駆動を行う場合等では、無駄な電力消費が低減され
る。
【００３３】請求項３に記載の発明によれば、振動子を
低周波数から高周波数に向けて周波数を変化させる駆動
の場合等では、無駄な電力消費が低減される。
低周波数から高周波数に向けて周波数を変化させる駆動
の場合等では、無駄な電力消費が低減される。
【００３４】請求項４に記載の発明によれば、第１の周
波電圧と第２の周波電圧の位相差を、１８０度から印加
する電気−機械エネルギー変換素子のチャージ電荷が放
電するときの減衰応答曲線の１／２周期分以上ずらせ
ば、無駄な電力消費が低減される。
波電圧と第２の周波電圧の位相差を、１８０度から印加
する電気−機械エネルギー変換素子のチャージ電荷が放
電するときの減衰応答曲線の１／２周期分以上ずらせ
ば、無駄な電力消費が低減される。
【００３５】請求項５に記載の発明によれば、スイッチ
素子の破損を防止できる。
素子の破損を防止できる。
【図１】本出願に係る発明の第１の実施の形態の回路ブ
ロック図。
ロック図。
【図２】図１のスイッチング回路部のＯＮ−ＯＦＦタイ
ミング波形図。
ミング波形図。
【図３】図２のタイミングでスイッチングしたときに回
路に流れる電流波形図。
路に流れる電流波形図。
【図４】図３の電流波形の測定点を示す図。
【図５】図２のタイミングでスイッチングしたときに回
路に流れる電流の経路を示す回路図。
路に流れる電流の経路を示す回路図。
【図６】本発明の第２の実施の形態のときの図１のスイ
ッチング回路部のＯＮ−ＯＦＦタイミング波形図。
ッチング回路部のＯＮ−ＯＦＦタイミング波形図。
【図７】図６のタイミングでスイッチングしたときに回
路に流れる電流波形図。
路に流れる電流波形図。
【図８】図６のタイミングでスイッチングしたときに回
路に流れる電流の経路を示す図。
路に流れる電流の経路を示す図。
【図９】本出願に係る発明の第３の実施の形態のときの
図１のスイッチング回路部のＯＮ−ＯＦＦタイミング波
形図。
図１のスイッチング回路部のＯＮ−ＯＦＦタイミング波
形図。
【図１０】図６のタイミングでスイッチングしたときに
回路に流れる電流の経路を示す図。
回路に流れる電流の経路を示す図。
【図１１】従来例の棒状振動波モータの機械的構造図お
よびそこに構成されている圧電素子の電圧供給および出
力電圧の取り出しの配線図。
よびそこに構成されている圧電素子の電圧供給および出
力電圧の取り出しの配線図。
【図１２】従来例の回路のブロック図。
【図１３】従来の棒状振動波モータでフローティング駆
動するときの棒状振動波モータの機械的構造図およびそ
こに構成されている圧電素子の電圧供給および出力電圧
の取り出しの配線図。
動するときの棒状振動波モータの機械的構造図およびそ
こに構成されている圧電素子の電圧供給および出力電圧
の取り出しの配線図。
【図１４】従来の棒状振動波モータでフローティング駆
動するときの回路のブロック図。
動するときの回路のブロック図。
【図１５】図１４のスイッチング回路部のＯＮ−ＯＦＦ
タイミング波形図。
タイミング波形図。
【図１６】図１５のタイミングでスイッチングしたとき
に回路に流れる電流波形図。
に回路に流れる電流波形図。
【図１７】図１６の電流波形の測定点を示す回路図。
２…発振器 ３…移相器 ４，５…スイッチング回路 ６，７…昇圧コ
イル ８…位相差検出器 ９，９′，１０，１０′…スイッチング回路 １１…制御用マイコン Ａ−ｄ，Ａ′−ｄ，Ｂ−ｄ，Ｂ′−ｄ…駆動用電極 １０１…超音波モータの振動体 １０２…移動体 １０３…出力ギア
イル ８…位相差検出器 ９，９′，１０，１０′…スイッチング回路 １１…制御用マイコン Ａ−ｄ，Ａ′−ｄ，Ｂ−ｄ，Ｂ′−ｄ…駆動用電極 １０１…超音波モータの振動体 １０２…移動体 １０３…出力ギア
Claims (5)
- 【請求項１】 電気−機械エネルギー変換素子に周波電
圧を印加することにより振動弾性体に定在波を励起させ
る駆動手段を複数有し、該複数の駆動手段により励起さ
れる定在波の位相をずらして該振動弾性体に進行波を形
成する振動波装置の駆動装置において、 該駆動手段は、電気−機械エネルギー変換素子に印加す
る周波電圧の方向が互いに異なる第１の周波電圧と第２
の周波電圧とを出力すると共に、該第１の周波電圧と該
第２の周波電圧との周波電圧の方向の切り換えタイミン
グをずらすことを特徴とする振動波装置の駆動装置。 - 【請求項２】 請求項１において、駆動手段は、第１の
周波電圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式
により出力し、出力するパルスのデューティを、５０％
デューティに対して印加する電気−機械エネルギー変換
素子のチャージ電荷が放電するときの減衰応答曲線の１
／２周期分以上小さくすることを特徴とする振動波装置
の駆動装置。 - 【請求項３】 請求項１において、駆動手段は、第１の
周波電圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式
により出力し、出力するパルスのデューティを、５０％
デューティに対して印加する電気−機械エネルギー変換
素子のチャージ電荷が放電するときの減衰応答曲線の１
／２周期分以上大きくすることを特徴とする振動波装置
の駆動装置。 - 【請求項４】 請求項１において、駆動手段は、第１の
周波電圧と第２の周波電圧とをスイッチングパルス方式
により出力し、出力する第１の周波電圧と第２の周波電
圧のパルスの位相差を、１８０度から印加する電気−機
械エネルギー変換素子のチャージ電荷が放電するときの
減衰応答曲線の１／２周期分以上ずらすことを特徴とす
る振動波装置の駆動装置。 - 【請求項５】 請求項１，２，３または４において、駆
動手段は、第１の周波電圧と第２の周波電圧との切り換
えを行うスイッチ素子と、前記スイッチ素子に設けた逆
方向電流通過手段とを有することを特徴とする振動波装
置の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7181372A JPH0937572A (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | 振動波装置の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7181372A JPH0937572A (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | 振動波装置の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0937572A true JPH0937572A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16099583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7181372A Pending JPH0937572A (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | 振動波装置の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0937572A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608426B2 (en) | 1998-12-10 | 2003-08-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving device of a vibration type actuator |
| US6876126B2 (en) | 1998-12-17 | 2005-04-05 | Minolta Co., Ltd. | Piezoelectric actuator |
| JP2011036049A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Saitama Univ | 超音波発生装置及び超音波発生方法 |
-
1995
- 1995-07-18 JP JP7181372A patent/JPH0937572A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608426B2 (en) | 1998-12-10 | 2003-08-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving device of a vibration type actuator |
| US6876126B2 (en) | 1998-12-17 | 2005-04-05 | Minolta Co., Ltd. | Piezoelectric actuator |
| US7075210B2 (en) | 1998-12-17 | 2006-07-11 | Minolta Co., Ltd. | Discharging circuit for a piezoelectric device |
| JP2011036049A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Saitama Univ | 超音波発生装置及び超音波発生方法 |
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