JPH11285280A - 進行波圧電モ―タのための供給回路 - Google Patents
進行波圧電モ―タのための供給回路Info
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- JPH11285280A JPH11285280A JP11041628A JP4162899A JPH11285280A JP H11285280 A JPH11285280 A JP H11285280A JP 11041628 A JP11041628 A JP 11041628A JP 4162899 A JP4162899 A JP 4162899A JP H11285280 A JPH11285280 A JP H11285280A
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Classifications
-
- 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
- H02N2/145—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/147—Multi-phase circuits
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電モータ用のできるだけ単純で軽量な供給
回路の実現。 【解決手段】 少なくとも１つ備えられた回転子が少な
くとも１つの固定子の摩擦で駆動される進行波圧電モー
タで、回転子は少なくとも２つの圧電素子(P1,P2) で励
磁され、圧電素子(P1,P2) は一方が固定子に他方が２つ
の電極に結合され、振幅が同じでかつ、電源(S) と位相
シフトされた２つの電圧(Vp,Va) の生成手段とで約90°
位相シフトされた、電圧(Vp,Va) が各電極に供給される
圧電モータ用供給回路は、位相シフトされた電圧(Vp,V
a) の生成手段が電極の一方に直列なキャパシタ(C) か
ら成り、その値は、電源(S) の電圧(Vp)の周波数に対し
て、固定子とキャパシタ(C) に直列な圧電素子の電極と
の間の電圧振幅が電源の電圧振幅に等しく各圧電素子の
電流位相のシフトが約90°となるよう選ばれる。
回路の実現。 【解決手段】 少なくとも１つ備えられた回転子が少な
くとも１つの固定子の摩擦で駆動される進行波圧電モー
タで、回転子は少なくとも２つの圧電素子(P1,P2) で励
磁され、圧電素子(P1,P2) は一方が固定子に他方が２つ
の電極に結合され、振幅が同じでかつ、電源(S) と位相
シフトされた２つの電圧(Vp,Va) の生成手段とで約90°
位相シフトされた、電圧(Vp,Va) が各電極に供給される
圧電モータ用供給回路は、位相シフトされた電圧(Vp,V
a) の生成手段が電極の一方に直列なキャパシタ(C) か
ら成り、その値は、電源(S) の電圧(Vp)の周波数に対し
て、固定子とキャパシタ(C) に直列な圧電素子の電極と
の間の電圧振幅が電源の電圧振幅に等しく各圧電素子の
電流位相のシフトが約90°となるよう選ばれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は進行波圧電モータ(t
raveling-wave piezo-electric motor）のための供給回
路に関し、特に、進行波圧電モータは少なくとも１つの
回転子を備え、その回転子は、少なくとも１つの固定子
の摩擦で駆動され、その固定子は少なくとも２つの圧電
素子によって励磁され、その圧電素子は一方が固定子に
もう一方が２つの電極にそれぞれ結合され、その２つの
電極には同じ振幅でかつ、単一の交流供給電源と位相シ
フトされた２つの電圧を生成することを目的とする手段
とを用いて約９０°位相シフトされた、２つの交流電圧
がそれぞれ供給されるような進行波圧電モータのための
供給回路に関する。
raveling-wave piezo-electric motor）のための供給回
路に関し、特に、進行波圧電モータは少なくとも１つの
回転子を備え、その回転子は、少なくとも１つの固定子
の摩擦で駆動され、その固定子は少なくとも２つの圧電
素子によって励磁され、その圧電素子は一方が固定子に
もう一方が２つの電極にそれぞれ結合され、その２つの
電極には同じ振幅でかつ、単一の交流供給電源と位相シ
フトされた２つの電圧を生成することを目的とする手段
とを用いて約９０°位相シフトされた、２つの交流電圧
がそれぞれ供給されるような進行波圧電モータのための
供給回路に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】このような供給回路は
仏特許第2 721 154 で公知である。この文献は、独立の
供給装置により生成される２つの供給電源を備える従来
の供給回路の欠点を改善するため、およそ９０°位相が
シフトした２つの電圧を生成するよう、単一の高周波交
流電源及び、一方が交流供給電源にもう一方が圧電素子
の電極に接続されている適応手段(means of adaptatio
n) を用いて、圧電モータに電源を供給することを提案
している。適応手段は２つの四極子(quadripoles) から
なり、これらの四極子のうちの一方はインダクタンス及
びキャパシタンスを備え、もう一方の四極子はインダク
タンスを備える。交流供給電源が、１次側及び２次側の
両方とも２つの巻線から成る変圧器を備える場合、四極
子のインダクタンスは、変圧器自身の漏れインダクタン
スによって構成され得る。しかし、固有の漏れインダク
タンスを増加させるように、ギャップを挟むことによっ
てこれらの漏れを抑制する必要があるが、これは、標準
の変圧器よりも多い放射を示す特別の変圧器の製造を必
要とし、標準的な制約条件に応じるためにこれは回路の
全体に対してシールドする準備が必要であり得る。それ
ゆえ、このような解決策では、比較的重くて高価であ
る。
仏特許第2 721 154 で公知である。この文献は、独立の
供給装置により生成される２つの供給電源を備える従来
の供給回路の欠点を改善するため、およそ９０°位相が
シフトした２つの電圧を生成するよう、単一の高周波交
流電源及び、一方が交流供給電源にもう一方が圧電素子
の電極に接続されている適応手段(means of adaptatio
n) を用いて、圧電モータに電源を供給することを提案
している。適応手段は２つの四極子(quadripoles) から
なり、これらの四極子のうちの一方はインダクタンス及
びキャパシタンスを備え、もう一方の四極子はインダク
タンスを備える。交流供給電源が、１次側及び２次側の
両方とも２つの巻線から成る変圧器を備える場合、四極
子のインダクタンスは、変圧器自身の漏れインダクタン
スによって構成され得る。しかし、固有の漏れインダク
タンスを増加させるように、ギャップを挟むことによっ
てこれらの漏れを抑制する必要があるが、これは、標準
の変圧器よりも多い放射を示す特別の変圧器の製造を必
要とし、標準的な制約条件に応じるためにこれは回路の
全体に対してシールドする準備が必要であり得る。それ
ゆえ、このような解決策では、比較的重くて高価であ
る。
【０００３】本発明は、できるだけ単純で軽量な供給回
路を作ることを目的とする。
路を作ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による供給回路
は、位相シフトした２つの電圧を生成することを目的と
する手段は、前述の電極の一方に直列であるキャパシタ
からなり、その値は、電源の電圧の与えられた周波数に
対して、固定子とキャパシタに直列である圧電素子の電
極との間の電圧振幅が、実質的に電源の電圧振幅に等し
く、かつ各圧電素子における電流の位相のシフトが約９
０°であるように選ばれる。
は、位相シフトした２つの電圧を生成することを目的と
する手段は、前述の電極の一方に直列であるキャパシタ
からなり、その値は、電源の電圧の与えられた周波数に
対して、固定子とキャパシタに直列である圧電素子の電
極との間の電圧振幅が、実質的に電源の電圧振幅に等し
く、かつ各圧電素子における電流の位相のシフトが約９
０°であるように選ばれる。
【０００５】従って、実質的に９０°だけ位相シフトさ
れた、実質的に振幅の等しい２つの電圧の生成は、モー
タの経路（pathway)の１つに直列であるキャパシタに置
き換えることによって、すなわち付加的なインダクタン
スなしで簡単に得られる。キャパシタの値はもちろん圧
電素子のインピーダンスの値及び、供給電圧の周波数に
適応(adapted）されなければならない。この値は特に、
位相シフトした２つの電圧は実質的に同じ振幅を有し、
かつモータの各経路における電流が実質的に直交位相で
あるように、当業者が決定することができる。
れた、実質的に振幅の等しい２つの電圧の生成は、モー
タの経路（pathway)の１つに直列であるキャパシタに置
き換えることによって、すなわち付加的なインダクタン
スなしで簡単に得られる。キャパシタの値はもちろん圧
電素子のインピーダンスの値及び、供給電圧の周波数に
適応(adapted）されなければならない。この値は特に、
位相シフトした２つの電圧は実質的に同じ振幅を有し、
かつモータの各経路における電流が実質的に直交位相で
あるように、当業者が決定することができる。
【０００６】供給電源を例えば、ＰＬＵ（Processsing
Logic Unit：処理論理ユニット）によって制御すること
ができ、このようなＰＬＵが存在することによって、モ
ータの作動状態及びその展開(evolution）、特にその速
度及びそのトルクをさらに決定することができる。モー
タの動作の第１の段階では、ＰＬＵをモータの動作の周
波数を制御するために使うことができる。この目的のた
めに、本発明の第１の実施形態によれば、モータの２つ
の位相上での電圧、すなわち電源の電圧及び、固定子と
キャパシタに結合された圧電素子のその電極との間の電
圧が、前述の各電圧の振幅が等しくなるように電源の周
波数を調節するようプログラムされているＰＬＵの入力
に加えられる。
Logic Unit：処理論理ユニット）によって制御すること
ができ、このようなＰＬＵが存在することによって、モ
ータの作動状態及びその展開(evolution）、特にその速
度及びそのトルクをさらに決定することができる。モー
タの動作の第１の段階では、ＰＬＵをモータの動作の周
波数を制御するために使うことができる。この目的のた
めに、本発明の第１の実施形態によれば、モータの２つ
の位相上での電圧、すなわち電源の電圧及び、固定子と
キャパシタに結合された圧電素子のその電極との間の電
圧が、前述の各電圧の振幅が等しくなるように電源の周
波数を調節するようプログラムされているＰＬＵの入力
に加えられる。
【０００７】供給回路をまた、ＰＬＵの入力に電源の電
圧及び全電流を加えることによって周波数制御すること
ができるが、このＰＬＵは、電圧及び電流が実質的に同
相であるように電源の周波数を調節するようプログラム
される。電源の電圧及び全電流はそれぞれ電極の各々に
おける電流によって置き換えてもよく、そのＰＬＵは、
この各電流が実質的に直交位相であるように電源の周波
数を調節するようプログラムされる。
圧及び全電流を加えることによって周波数制御すること
ができるが、このＰＬＵは、電圧及び電流が実質的に同
相であるように電源の周波数を調節するようプログラム
される。電源の電圧及び全電流はそれぞれ電極の各々に
おける電流によって置き換えてもよく、そのＰＬＵは、
この各電流が実質的に直交位相であるように電源の周波
数を調節するようプログラムされる。
【０００８】ＰＬＵの代わりに、電源の電圧と全電流と
が実質的に同相であるように動作する位相同期ループ
（ＰＬＬ）を使うことができる。
が実質的に同相であるように動作する位相同期ループ
（ＰＬＬ）を使うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は添付された図面を参照す
ることによってより詳細に明らかになる。図１は、交流
電源Ｓにより供給される２つの圧電素子Ｐ１及びＰ２を
備える圧電モータの図を表す。示された図においては、
圧電素子のそれぞれは２つの電極ａ１，ｂ１及びａ２，
ｂ２でそれぞれはめ込まれている。特許出願WO 91/0859
4で開示されているような圧電モータにおいては、実際
は電極ｂ１及びｂ２は圧電素子が結合された固定子から
成るが、その固定子は、電源Ｓの端子の一方に結合され
ている。簡略化のため、圧電素子の１対のみが示されて
いるが、上述の特許出願で開示されているように、この
対を、いくつかの圧電素子をそれぞれ備える２組によっ
て置き換えることができるのは明らかである。圧電素子
Ｐ１の電極ａ１は、電極Ｓのもう一方の端子に直接結合
され、もう一方の圧電素子Ｐ２の電極ａ２は、キャパシ
タＣを介してこの端子に接続される。
ることによってより詳細に明らかになる。図１は、交流
電源Ｓにより供給される２つの圧電素子Ｐ１及びＰ２を
備える圧電モータの図を表す。示された図においては、
圧電素子のそれぞれは２つの電極ａ１，ｂ１及びａ２，
ｂ２でそれぞれはめ込まれている。特許出願WO 91/0859
4で開示されているような圧電モータにおいては、実際
は電極ｂ１及びｂ２は圧電素子が結合された固定子から
成るが、その固定子は、電源Ｓの端子の一方に結合され
ている。簡略化のため、圧電素子の１対のみが示されて
いるが、上述の特許出願で開示されているように、この
対を、いくつかの圧電素子をそれぞれ備える２組によっ
て置き換えることができるのは明らかである。圧電素子
Ｐ１の電極ａ１は、電極Ｓのもう一方の端子に直接結合
され、もう一方の圧電素子Ｐ２の電極ａ２は、キャパシ
タＣを介してこの端子に接続される。
【００１０】ＰＬＵ（Processsing Logic Unit：処理論
理ユニット）もまた図１に示されるが、その役割につい
ては後述する。この後に説明するように、キャパシタＣ
により単独で、振幅が同じ２つの交流電圧Ｖｐ及びＶａ
と、２つの圧電素子から成る２つの経路上でおよそ９０
°位相がシフトした２つの電流とを得ることができる。
理ユニット）もまた図１に示されるが、その役割につい
ては後述する。この後に説明するように、キャパシタＣ
により単独で、振幅が同じ２つの交流電圧Ｖｐ及びＶａ
と、２つの圧電素子から成る２つの経路上でおよそ９０
°位相がシフトした２つの電流とを得ることができる。
【００１１】これについて結果は図２〜５を参照して説
明する。図１による圧電モータの、キャパシタＣなし
で、単一の供給相あるいは経路の等価回路の図が図２に
忘れないように示されている。Ｌｍ，Ｃｍ，Ｒｍは、圧
電効果を示す「動作ブランチ(motional branch) 」の、
それぞれインダクタンス、キャパシタンス、抵抗である
が、電気機械共振の周波数ｆｏは
明する。図１による圧電モータの、キャパシタＣなし
で、単一の供給相あるいは経路の等価回路の図が図２に
忘れないように示されている。Ｌｍ，Ｃｍ，Ｒｍは、圧
電効果を示す「動作ブランチ(motional branch) 」の、
それぞれインダクタンス、キャパシタンス、抵抗である
が、電気機械共振の周波数ｆｏは
【００１２】
【数１】
【００１３】であり、ここで、Ｌｍは質量、Ｃｍは弾
性、Ｒｍは熱及び機械出力、すなわち損失及び有用な出
力への変換を意味している。Ｃｏは絶縁材料の厚さによ
って分離される電極ａ１，ｂ１で形成されるキャパシタ
ンスに対応する経路の「ブロックキャパシタンス(block
ed capacitance) 」である。
性、Ｒｍは熱及び機械出力、すなわち損失及び有用な出
力への変換を意味している。Ｃｏは絶縁材料の厚さによ
って分離される電極ａ１，ｂ１で形成されるキャパシタ
ンスに対応する経路の「ブロックキャパシタンス(block
ed capacitance) 」である。
【００１４】周波数ｆがｆｏよりも僅かに大きいとき、
動作ブランチの動きは全体的にみれば誘導性であり、従
ってＵ１はＩｍを角度ψｍで導く。ψｍ＝４５°である
ような周波数ｆT が存在する。この周波数は
動作ブランチの動きは全体的にみれば誘導性であり、従
ってＵ１はＩｍを角度ψｍで導く。ψｍ＝４５°である
ような周波数ｆT が存在する。この周波数は
【００１５】
【数２】
【００１６】に対する動作周波数である。圧電モータの
ほとんどの構造に対して、
ほとんどの構造に対して、
【００１７】
【数３】
【００１８】である。従って、キャパシタンスＣｏは図
３のように簡単に表すことができる等価回路の図にはほ
とんどならない。ここで、
３のように簡単に表すことができる等価回路の図にはほ
とんどならない。ここで、
【００１９】
【数４】
【００２０】である。簡単化された等価回路の図を図１
で示される圧電モータの図に適用することによって図４
に示される図が得られ、ここで、Ｒ１＝Ｒ２及びＸ１＝
Ｘ２である。無効電力を補償するための素子を加える必
要がないように、一方では、同じ振幅で位相が９０°異
なる電流Ｉ１及びＩ２が、もう一方では、電圧Ｕと位相
が同じ全電流Ｉが望まれる。
で示される圧電モータの図に適用することによって図４
に示される図が得られ、ここで、Ｒ１＝Ｒ２及びＸ１＝
Ｘ２である。無効電力を補償するための素子を加える必
要がないように、一方では、同じ振幅で位相が９０°異
なる電流Ｉ１及びＩ２が、もう一方では、電圧Ｕと位相
が同じ全電流Ｉが望まれる。
【００２１】これらの状態は、図５に示されるベクトル
図に対応する。
図に対応する。
【００２２】
【数５】
【００２３】である場合、それらは満たされる。従っ
て、Ｒｍの特定の値に対して、所望の状態は特定の動作
周波数に対してのみ満たされる。一方で、機械出力が変
化する場合、Ｒｍは変化し、Ｒ＝Ｘである状態はもはや
満たされない。図５の図式は変化する。すなわち、電流
Ｉ１及びＩ２はもはや直交せず、電圧Ｕ１及びＵ２はも
はや等しくはない。
て、Ｒｍの特定の値に対して、所望の状態は特定の動作
周波数に対してのみ満たされる。一方で、機械出力が変
化する場合、Ｒｍは変化し、Ｒ＝Ｘである状態はもはや
満たされない。図５の図式は変化する。すなわち、電流
Ｉ１及びＩ２はもはや直交せず、電圧Ｕ１及びＵ２はも
はや等しくはない。
【００２４】単一の電源とキャパシタとに基づいて、こ
の供給モードにおいて、以後、 a)与えられた動作点に対して、電圧Ｕ１及びＵ２が振幅
が等しくそれゆえ実質的に位相が９０°異なるような最
適な動作周波数ｆT を捜すことができ、 b)Ｕ１及びＵ２の振幅の変化の分析あるいは、電圧及び
／又は電流の位相シフトの変化の分析に基づいて、この
動作点に関して偏差を監視することができる。
の供給モードにおいて、以後、 a)与えられた動作点に対して、電圧Ｕ１及びＵ２が振幅
が等しくそれゆえ実質的に位相が９０°異なるような最
適な動作周波数ｆT を捜すことができ、 b)Ｕ１及びＵ２の振幅の変化の分析あるいは、電圧及び
／又は電流の位相シフトの変化の分析に基づいて、この
動作点に関して偏差を監視することができる。
【００２５】これがまさに図１のＰＬＵの役割である。
動作の第１の段階では、ＰＬＵはモータの動作周波数ｆ
T を制御するために使われる。この目的のために、第１
の実施例では、電圧Ｖｐ及びＶａは、電圧Ｖｐ及びＶａ
の振幅が等しくなるように電源Ｓの周波数を調節するよ
うプログラムされているＰＬＵの入力に加えられる。
動作の第１の段階では、ＰＬＵはモータの動作周波数ｆ
T を制御するために使われる。この目的のために、第１
の実施例では、電圧Ｖｐ及びＶａは、電圧Ｖｐ及びＶａ
の振幅が等しくなるように電源Ｓの周波数を調節するよ
うプログラムされているＰＬＵの入力に加えられる。
【００２６】調節のこの段階の後、周波数はもはや修正
されず、ＰＬＵをモータの作動状態を決定するのに使う
ことができ、回転方向をそのままにしたり逆転させたり
するのに使うことができる。回転方向の逆転はＰＬＵに
よって動作させられるスイッチの組を用いて電圧Ｖａ及
びＶｐを逆転することによってなされる。
されず、ＰＬＵをモータの作動状態を決定するのに使う
ことができ、回転方向をそのままにしたり逆転させたり
するのに使うことができる。回転方向の逆転はＰＬＵに
よって動作させられるスイッチの組を用いて電圧Ｖａ及
びＶｐを逆転することによってなされる。
【００２７】種々の手順はＰＬＵによって適用され得
る。電圧Ｖａの振幅は基準値と比較され得る。Ｖａが減
少する場合、これはトルクが増加することを意味する。
Ｖｃが基準値と比較される場合も同様である。他の手順
によれば、ＰＬＵは、これらの電圧の位相シフトか、ま
たは振幅の差Ｖｐ−Ｖａか、さもなければ振幅の商Ｖｐ
／Ｖａを計算することによって、電圧ＶａとＶｐとを比
較する。
る。電圧Ｖａの振幅は基準値と比較され得る。Ｖａが減
少する場合、これはトルクが増加することを意味する。
Ｖｃが基準値と比較される場合も同様である。他の手順
によれば、ＰＬＵは、これらの電圧の位相シフトか、ま
たは振幅の差Ｖｐ−Ｖａか、さもなければ振幅の商Ｖｐ
／Ｖａを計算することによって、電圧ＶａとＶｐとを比
較する。
【００２８】時間にわたって、その時間微分を計算する
ことによって、これらの測定値又は計算値の、一方又は
もう一方の展開を確かめることができ、構成部品が主で
あり、またモータの供給及び熱ドリフティングの、自然
のドリフティングをＰＬＵが克服することができる。上
述のように、供給電源の周波数制御はまた、電圧と電流
との位相シフト及び電流間の位相シフトにおける変化の
分析によってなされ得る。
ことによって、これらの測定値又は計算値の、一方又は
もう一方の展開を確かめることができ、構成部品が主で
あり、またモータの供給及び熱ドリフティングの、自然
のドリフティングをＰＬＵが克服することができる。上
述のように、供給電源の周波数制御はまた、電圧と電流
との位相シフト及び電流間の位相シフトにおける変化の
分析によってなされ得る。
【００２９】図４によるモータ及び供給電源Ｓを制御す
るためのＰＬＵの等価回路の図は、また図６に示されて
いる。第２の実施例によれば、供給電圧Ｖｐ及び全電流
ＩはＰＬＵの入力に加えられ、ＰＬＵは、電圧Ｖｐ及び
電流Ｉが実質的に同相であるように電源Ｓの周波数を調
節するようプログラムされる。図５のベクトル図では、
これはベクトルＵの方向に対応する。
るためのＰＬＵの等価回路の図は、また図６に示されて
いる。第２の実施例によれば、供給電圧Ｖｐ及び全電流
ＩはＰＬＵの入力に加えられ、ＰＬＵは、電圧Ｖｐ及び
電流Ｉが実質的に同相であるように電源Ｓの周波数を調
節するようプログラムされる。図５のベクトル図では、
これはベクトルＵの方向に対応する。
【００３０】第３の実施例によれば、図６に例示される
ように、圧電素子Ｐ１における電流Ｉ１及び圧電素子Ｐ
２における電流Ｉ２はＰＬＵの入力へ加えられ、このＰ
ＬＵは、図５のベクトル図における場合のように、電流
Ｉ１及び電流Ｉ２が実質的に直交位相であるように電源
Ｓの周波数を調節するようプログラムされる。第４の実
施例は図７に示されるが、ここでは再びモータはその等
価回路の図によって表されている。この実施例では、Ｐ
ＬＵは、位相同期ループＰＬＬによって置き換えられ
る。圧電モータの周波数を制御するために位相同期ルー
プを使うことは既に提案されている。これらの適用は米
国特許第4 794 294 号及び第4 833 358 号で開示されて
いる。位相同期ループＰＬＬでは、排他的論理和ゲー
ト、ローパスフィルタＦ及び電圧制御発振器ＶＣＯが表
され得る。一方では、電流プローブＳＣと、プローブに
よって測定された電流のフィルタリング及び波形整形の
ための回路Ｂ（シュミットトリガー）と、を用いて得ら
れる全電流Ｉを表す信号が、もう一方では、電源の電圧
Ｖｐに対応する電圧が、排他的論理和ゲートに加えられ
る。位相同期ループは、電圧Ｖｐと全電流Ｉとが、第２
の実施例のように実質的に同相であるように作動する。
ように、圧電素子Ｐ１における電流Ｉ１及び圧電素子Ｐ
２における電流Ｉ２はＰＬＵの入力へ加えられ、このＰ
ＬＵは、図５のベクトル図における場合のように、電流
Ｉ１及び電流Ｉ２が実質的に直交位相であるように電源
Ｓの周波数を調節するようプログラムされる。第４の実
施例は図７に示されるが、ここでは再びモータはその等
価回路の図によって表されている。この実施例では、Ｐ
ＬＵは、位相同期ループＰＬＬによって置き換えられ
る。圧電モータの周波数を制御するために位相同期ルー
プを使うことは既に提案されている。これらの適用は米
国特許第4 794 294 号及び第4 833 358 号で開示されて
いる。位相同期ループＰＬＬでは、排他的論理和ゲー
ト、ローパスフィルタＦ及び電圧制御発振器ＶＣＯが表
され得る。一方では、電流プローブＳＣと、プローブに
よって測定された電流のフィルタリング及び波形整形の
ための回路Ｂ（シュミットトリガー）と、を用いて得ら
れる全電流Ｉを表す信号が、もう一方では、電源の電圧
Ｖｐに対応する電圧が、排他的論理和ゲートに加えられ
る。位相同期ループは、電圧Ｖｐと全電流Ｉとが、第２
の実施例のように実質的に同相であるように作動する。
【００３１】この最後の実施例は前半の実施例よりも利
点を有する。この電子技術はＰＬＵの電子技術よりも簡
単であり、集積化された位相同期ループ回路はありふれ
たものであり、ガルバニック絶縁が、電流プローブ及び
供給電源Ｓの変圧器の２次側のおかげてモータと電子装
置との間で得られるが、この場合、この電源Ｓはチョッ
プされた電流源である。
点を有する。この電子技術はＰＬＵの電子技術よりも簡
単であり、集積化された位相同期ループ回路はありふれ
たものであり、ガルバニック絶縁が、電流プローブ及び
供給電源Ｓの変圧器の２次側のおかげてモータと電子装
置との間で得られるが、この場合、この電源Ｓはチョッ
プされた電流源である。
【００３２】この最後の実施例は、フィルタと電流の波
形整形のための回路Ｂとによって引き起こされるスプリ
アス位相シフトを補償するための要素を加えることによ
って改善することができる。全ての実施例において、圧
電モータの安定度を改良するように圧電モータの共振周
波数に対して供給電源の周波数を故意にシフトすること
は賢明であり得る。このシフトはＰＬＵによって実行さ
れ得るが、位相同期ループの場合、それぞれ補償要素Ｏ
によって実行され得る。
形整形のための回路Ｂとによって引き起こされるスプリ
アス位相シフトを補償するための要素を加えることによ
って改善することができる。全ての実施例において、圧
電モータの安定度を改良するように圧電モータの共振周
波数に対して供給電源の周波数を故意にシフトすること
は賢明であり得る。このシフトはＰＬＵによって実行さ
れ得るが、位相同期ループの場合、それぞれ補償要素Ｏ
によって実行され得る。
【図１】圧電モータ及びその供給回路の一般的な図であ
る。
る。
【図２】付加的なキャパシタのないモータの単相の等価
回路の図である。
回路の図である。
【図３】簡略化した等価回路の図である。
【図４】図１に示されたモータの等価回路の図である。
【図５】図４に示された図に対応するベクトル図であ
る。
る。
【図６】モータのパラメータがＰＬＵの入力に適用され
た場合における、周波数制御に対するＰＬＵを有するモ
ータの等価回路の図である。
た場合における、周波数制御に対するＰＬＵを有するモ
ータの等価回路の図である。
【図７】位相同期ループにより制御されたモータを表す
図である。
図である。
Ｐ１，Ｐ２…圧電素子 ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２…電極 Ｓ…交流供給電源 Ｖｐ…電源電圧 Ｖａ…圧電素子の電極間電圧 Ｉ…全電流 Ｆ…ローパスフィルタ ＳＣ…電流プローブ Ｂ…フィルタリング及び波形整形のための回路 Ｏ…補償要素 ＰＬＵ…処理論理ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルナール ノガルド フランス国，31000 トゥルーズ，ブール バール リケ，16
Claims (12)
- 【請求項１】 進行波圧電モータのための供給回路であ
って、前記進行波圧電モータは少なくとも１つの回転子
を備え、前記回転子は少なくとも１つの固定子の摩擦で
駆動され、前記固定子は少なくとも２つの圧電素子によ
って励磁され、前記圧電素子は一方が前記固定子にもう
一方が２つの電極にそれぞれ結合され、前記２つの電極
には、同じ振幅でかつ、交流の単一の供給電源と位相シ
フトされた２つの電圧を生成することを目的とする手段
とを用いて約９０°位相シフトされた、２つの交流電圧
（Ｖｐ，Ｖａ）がそれぞれ供給されるような進行波圧電
モータのための供給回路において、 前記位相シフトされた２つの電圧を生成することを目的
とする手段は前記電極の一方に直列であるキャパシタ
（Ｃ）から成り、前記キャパシタの値は、前記供給電源
の電圧の与えられた周波数に対して、前記固定子と前記
キャパシタに直列である前記圧電素子の電極との間の電
圧振幅が実質的に前記供給電源の電圧振幅に等しく、か
つそれぞれの前記圧電素子における電流の位相のシフト
が約９０°であるように選ばれることを特徴とする進行
波圧電モータのための供給回路。 - 【請求項２】 前記圧電モータの動作の第１の段階で
は、前記供給電源は処理論理ユニット（ＰＬＵ）によっ
て周波数制御され、前記処理論理ユニットの入力には、
前記供給電源の電圧（Ｖｐ）及び、前記固定子と前記キ
ャパシタに結合された前記圧電素子のその電極との間の
電圧（Ｖａ）が加えられ、前記処理論理ユニットは、各
前記電圧（Ｖｐ，Ｖａ）の振幅が等しくなるように前記
供給電源の周波数を調節するようプログラムされる請求
項１に記載の供給回路。 - 【請求項３】 前記供給電源は処理論理ユニットによっ
て制御され、前記ＰＬＵの入力には、前記固定子と前記
キャパシタに直列である前記圧電素子の電極との間の電
圧（Ｖａ）が加えられる請求項１に記載の供給回路。 - 【請求項４】 前記処理論理ユニットの入力にはまた、
前記供給電源の電圧及び／又は前記キャパシタの端子の
電圧が加えられる請求項３に記載の供給回路。 - 【請求項５】 前記処理論理ユニットは、前記固定子と
前記キャパシタに直列である前記圧電素子の電極との間
の電圧を基準値と比較するようにプログラムされる請求
項４に記載の供給回路。 - 【請求項６】 前記処理論理ユニットは、前記固定子と
前記キャパシタに直列である前記圧電素子の電極との間
の電圧を前記供給電源の電圧と比較するようにプログラ
ムされ、そこから位相シフト又は振幅の差又は振幅の商
を計算する請求項４に記載の供給回路。 - 【請求項７】 前記処理論理ユニットは、前記ＰＬＵの
入力に加えられる各前記電圧の、基準値との差の時間微
分をそれぞれ計算するようにプログラムされる請求項３
から５のいずれか一項に記載の供給回路。 - 【請求項８】 前記処理論理ユニットは、前記位相シフ
トの、又は前記振幅の差の、又は前記振幅の商の時間微
分を計算するようプログラムされる請求項６に記載の供
給回路。 - 【請求項９】 前記供給電源（Ｓ）は、処理論理ユニッ
トによって周波数制御され、前記処理論理ユニットの入
力には、前記供給電源の電圧（Ｖｐ）及び全電流（Ｉ）
が加えられ、前記処理論理ユニットは、前記供給電源の
電圧（Ｖｐ）及び前記全電流（Ｉ）が実質的に同相であ
るように前記供給電源（Ｓ）の周波数を調節するようプ
ログラムされる請求項１に記載の供給回路。 - 【請求項１０】 前記供給電源（Ｓ）は、処理論理ユニ
ットによって周波数制御され、前記処理論理ユニットの
入力には、前記２つの電極における電流（Ｉ１，Ｉ２）
が加えられ、前記処理論理ユニットは、前記各電流（Ｉ
１，Ｉ２）が実質的に直交するように前記供給電源
（Ｓ）の周波数を調節するようプログラムされる請求項
１に記載の供給回路。 - 【請求項１１】 前記供給電源（Ｓ）は、該供給電源の
電圧（Ｖｐ）と前記全電流（Ｉ）とが実質的に同相であ
るよう、位相同期ループ（ＰＬＬ）によって周波数制御
される請求項１に記載の供給回路。 - 【請求項１２】 前記モータの共振周波数に対して前記
供給電源の周波数を故意にシフトする付加的な手段
（Ｏ，ＰＬＵ）を備える請求項１から１１のいずれか一
項に記載の供給回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9802070A FR2775397A1 (fr) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Circuit d'alimentation d'un moteur piezo-electrique a onde progressive |
| FR9802070 | 1998-02-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11285280A true JPH11285280A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=9523186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041628A Withdrawn JPH11285280A (ja) | 1998-02-20 | 1999-02-19 | 進行波圧電モ―タのための供給回路 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072265A (ja) |
| EP (1) | EP0938142B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11285280A (ja) |
| AT (1) | ATE250282T1 (ja) |
| DE (1) | DE69911276T2 (ja) |
| ES (1) | ES2136053T1 (ja) |
| FR (1) | FR2775397A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013034366A (ja) * | 2011-06-27 | 2013-02-14 | Canon Inc | 圧電素子、振動波モーター用ステーター、振動波モーター、駆動制御システム、光学機器および振動波モーター用ステーターの製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2799319B1 (fr) | 1999-10-05 | 2003-12-12 | Metabole Dev Et Conseil | Moteur ultrasonique a onde progressive |
| US7389806B2 (en) * | 2005-02-24 | 2008-06-24 | Lawrence Kates | Motorized window shade system |
| US20090308543A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Lawrence Kates | Motorized window shade system and mount |
| US9583260B2 (en) * | 2014-07-23 | 2017-02-28 | Goodrich Corporation | System and method for increasing coupling of an axle rotary transformer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4658172A (en) * | 1984-02-10 | 1987-04-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Drive circuit for a vibration wave motor |
| GB2183371B (en) * | 1985-10-09 | 1989-09-27 | Canon Kk | Vibration wave motor and drive circuit therefor |
| US4772814A (en) * | 1986-04-25 | 1988-09-20 | Lewus Alexander J | Parallel resonant single phase motor |
| US4794294A (en) * | 1986-06-12 | 1988-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
| 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 |
| US5021700A (en) * | 1988-03-01 | 1991-06-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Driving apparatus for ultrasonic motor |
| DE3939419A1 (de) * | 1989-11-29 | 1991-06-06 | Licentia Gmbh | Mehrflaechensensorsteuerung fuer einen wanderwellenmotor |
| DE69111481T2 (de) * | 1990-02-14 | 1996-01-18 | Nikon Corp | Antriebsvorrichtung für einen Ultraschallwellenmotor. |
| US5563464A (en) * | 1993-02-09 | 1996-10-08 | Olympus Optical Co., Ltd. | Circuit for rotating ultrasonic motor |
| FR2721154B1 (fr) * | 1994-06-08 | 1996-07-05 | Moulinex Sa | Circuit d'alimentation d'un moteur piézo-électrique. |
| JPH08116685A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Canon Inc | 振動波モータ |
-
1998
- 1998-02-20 FR FR9802070A patent/FR2775397A1/fr not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-02-10 AT AT99810112T patent/ATE250282T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-02-10 DE DE69911276T patent/DE69911276T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-10 ES ES99810112T patent/ES2136053T1/es active Pending
- 1999-02-10 EP EP99810112A patent/EP0938142B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-16 US US09/250,334 patent/US6072265A/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-19 JP JP11041628A patent/JPH11285280A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013034366A (ja) * | 2011-06-27 | 2013-02-14 | Canon Inc | 圧電素子、振動波モーター用ステーター、振動波モーター、駆動制御システム、光学機器および振動波モーター用ステーターの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2136053T1 (es) | 1999-11-16 |
| US6072265A (en) | 2000-06-06 |
| EP0938142B1 (fr) | 2003-09-17 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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