JPS59216482A - 超音波モーター用入力電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は超音波振動を利用した表面波モーターに関する
ものである。

（発明の背景） 従来よりも最も一般的に用いられている、電磁力を利用
したモーターは、形状や材料に対する制約が大きく、ま
た、構造的にも巻き線や、小型で高出力を得るために希
土類の永久磁石を用いる等、コスト的にも限界を有して
いた。

この様な状況に対し、従来よりの電磁式モーターに代わ
る超音波モーターとして圧電素子等を用いて弾性体表面
に表面波を発生させ、この表面波に圧接されたローター
を駆動さぜる表面波型の超音波モーター（以後、表面波
モーターと呼ぶ）が開発された。

このような表面波モーターＣＭ）の基本構成は第１図（
ａ）、　（ｂ）に示すように、圧電素子（Ｐｉ　（すな
わち、リング状圧電体（１）、リング状電極（２）、セ
グメント電極群（３））弾性リング（６）、ローター（
７）から成り、そして、圧電素子（Ｐ）と弾性リング（
６）とは導電性を有する接着剤（５）により接着されて
いる。

第１図に示すリング状圧電体（１）はその一方の面全体
にリング状電極（２）がコートされており、その他方の
面にはセグメント電極群（３）がコートされている。こ
のセグメント電極群（３）は１６個のセグメント電極（
３ａ）〜（３ｐ）から構成されている。このセグメント
電極（３ａ）Ｆｉ円周方向旦λの長さを有しくλは屈曲
振動波長）、その電極３ａから１８０度づれたλ セグメン）　％極（３ｂ）は同様に１の長さを有する。

このセグメント電極（３ａ）と（３ｂ）との間に一方の
側λ には医の長さのセグメント電極（３Ｃ）〜（３１）が位
置λ しており、他方の側には■の長さのセグメント電極（３
ｊ）〜（３ｐ）が位置している。各電極（３Ｃ）〜（３
１）が接している圧電体（１）の各領域は隣接する領域
どうし分極方向が異なるように分極されている。例えば
、セグメント電ｆｆｌ　（３Ｃ）が接している圧電体（
１）の領域と、セグメント電！　（３ｄ）が接している
圧電体（１）の領域とでは分極方向が逆になっている。

第１図（ａ）において、■と■とは分極方向が逆である
ことを示している。セグメント電極（３Ｊ）〜（３ｐ）
カ接触している圧電体（１）の領域も上述と同様に分極
されている。とれらのセグメント電極（３Ｃ）〜（３Ｉ
）は駆動（入力）父流印加用電榛であり、互いに導電性
ペイス）　（４ａ）により互いに接続され、これらは入
力端子（５）から人力交流電圧が印加されている。

セグメント電極（３」）〜（３ｐ）も駆動交流印加電極
であり、導電性ペイスト（４ｂ）により互いに接続され
、これらは入力端子（ロ）から入力交流電圧が印加され
る。セグメント電極（３ａ）は圧電体（１）の外周端に
塗布された導電性ペイス）　（４ｃ）によりリング状電
極（２）と接続されている。このセグメン）［極（３ａ
）には接地端子（ト）より接地電位が印加される。すな
わち、このセグメント電極＜３ａ）はリング状電極（２
）の引出し電極として働く。マタ、セグメント電極（３
ｂ）はセグメント電極群の作成工程で形成されるもので
本発明では特に作用を持つものではない。

圧電体（１）のリング状電極（２）側には接着剤（５）
により黄銅等からなる弾性リング（６）が固着されてい
る。

ローター（７）はこの弾性リング（６）に対しである接
触圧で圧接されている。

端子（５）、（ト）間と端子但、＠間とに互いに９０度
位相のづれた交流電圧を加えることにより圧電体（１）
と弾性リング（６）とに波長λの屈曲撮動が生じ、ロー
ター（７）が回転される。即ち、圧電素子αうに通電す
ると弾性リング（６）上に表面波が発生する。その表面
波を利用して、ロータ〜（７）を表面波の進行方向と逆
方向に駆動させる。

しかしながら、圧電素子（ト）の入力端子Ａ及びＢに互
いに９０度位相のずれた交流電圧を入力するが、この交
流電圧の正弦波の振幅が互いに等しい振幅であれば表面
波モーター（Ｍ）の駆動効率は良いけれど、互いの交流
電圧の振幅が異なる場合は表面波モーター−（へ４）の
駆動効率が低下するという欠点がめった。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決し、表面波モーターの駆動
効率が高効率となるように圧電素子の２人力交流電圧を
制御する表面波モーターの入力電圧制御装置を提供する
ことを目的とする。

（実施例） 本発明の好適な一実施例を第２図を用いて説明する。第
２図は表面波モーターの入力電圧制御装置の説明図を示
す。第２図に示す表面波モーター（Ｍ）は第１図に示し
た表面波モーターを記号化したものであり、入力端子（
８）及び（Ｂ）と、グランド端子Ｅとを備えている。電
源部（９）は表面波モーター（Ｍ）の入力端子（６）、
（Ｂ）にコイル（８）を介して互に位相９０度ずれた交
流電圧を人力するものであり、これらの交流電圧を出力
する発振部（９ａ）と交流電圧を増幅する増幅部（９ｂ
）とを備ｔている。表面波モーター（Ｍ）の入力端子（
８）及び但には電圧比較部（１ｏ）が接続され、電圧比
較部（１０）には電圧変更指示部（１１）が接続され、
そして電圧変更指示部（１１）には電源部（９）が接続
される。電圧比較部（１０）は入力端子（５）と（ロ）
とに入力する各交流電圧の振幅を例えば、それぞれピー
クディテクターによりピーク値を検出し互いの平均値の
差をとり、その電圧差の値を比較信号として出力する。

出力された比較信号を受けて電圧変更指示部（１１）は
電源部（９）の２出力交流電圧を制御するため、電源部
（９）にフィードバンクするよう構成されている。本実
施例において、電圧比較部（１０）と電圧変更指示部（
１１）とは交流電圧制御手段を構成している。

表面波モーター（Ｍ）を作動させるために、圧電素子（
Ｐｉの入力端子面と（ト）とに互いに９０度位相のずれ
た交流電圧を入力する。この２つの入力交流電圧は電源
部（９）の発振部（９ａ）により出力され、増幅部（９
ｂ）で増幅されコイル（８）を介して入力端子（５）及
び（Ｂ）に入力する。その入力交流電圧により先に述べ
たように圧電素子（Ｐ）が弾性体（６）に表面波を発生
させ、ローター（７）を駆動させる。この２人力交流電
圧の振幅の変化は弾性体（６）に発生する表面波に悪影
響を与ξる一因となり、その原因としては増幅部（９ｂ
）の増幅率やコイル（８）の発熱によるインピーダンス
の変化セ外部の温度変化等が考創られる。

従って、ローター（７）を駆動させる表面波を弾性体（
６）に効率よく発生させるには、表面波モーター（Ｍ）
の入力端子（４）、＠に入力する入力交流電圧の振幅が
互いに等しくなるよう制御してセればよい。そのために
、入力端子（８）と＠々に電圧比較部（１０）を接続し
て前述したように２人力交流電圧のピーク平均値の差を
とり、この電圧差を比較信号として電圧変更指示部（１
１）に送り、電圧変更指示部（１１）により例ｔば、発
掘部（９ａ）の２出力交流電圧の振幅をそれぞれ制御し
たり、あるいけ増幅部（９ｂ）の増幅率をそれぞれ制御
することで入力端子（Ａ）、（ロ）に入力する２人力交
流電圧の振幅を等しくしている。

したがって、表面波モーター（Ｍ）の２入力端子（５）
及び（Ｂ）に入力する交流電圧は、従来、増幅部（９ｂ
）　？コイル（８）によって悪影響を受は振幅変調させ
られていたが、交流電圧制御手段である電圧比較部（１
０）及び電圧変更指示部（１１）によって２人力交流電
圧は常に等しい電圧となるようにフィードバックがかけ
られ、そして表面波モーター（Ｍ、）の駆動効率を向上
させることができた。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、表面波モーターの２人力
交流電圧を制御する交流電圧制御手段を設けたことによ
り２人力交流電圧を常時、一定電圧とすることができる
ので表面波モーターの効率を向上することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は表面波モーターの説明図を示し、第２図は、本
発明の一実施例であり、表面波モーターの入力電圧制御
装置の説明図を示している。 （主要部分の符号の説明） Ｍ・・・・・・表面波モーター Ｐ・・・・・・圧電素子 Ａ、１３・・・・・・入力端子 Ｅ・・・・・・グランド端子 ９・・・・・・電源部 出願人　日本光学工業株式会社 代理人渡辺隆男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弾性体と、該弾性体に対し回転中心軸方向から圧接され
   たローターと、該ローターを駆動する該弾性体の表面波
   を発生する圧電素子とを備えた表面波モーターにおいて
   、 前記圧電素子に入力される２つの入力交流電圧を制御す
   る交流型１圧制御手段を備１Ｐにとを特徴とする表面波
   モーターの入力電圧制御装置。