JPS62203575A

JPS62203575A - 超音波振動を利用した表面波モ−タ−

Info

Publication number: JPS62203575A
Application number: JP61272254A
Authority: JP
Inventors: Tadao Takagi; 忠雄高木; Shigemasa Sato; 重正佐藤; Kazuo Hakamata; 和男袴田
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-11-20
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1987-09-08
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: US4743788A; JP2746877B2

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】「産業上の利用分野」本発明は、弾性体と、該弾性体を励振させる圧電体とを
有する超音波振動を利用した表面波モーターに関する。

「従来の技術」従来１表面波モーターを高効率で駆動するためには、入
力電源周波数を弾性体および圧電体からなるステーター
の共振周波数に−・致させることが必要であると考えら
れていた。

「発明が解決しようとする問題点」ところが、実験および測定の結果１表面波モーターを該
共振周波数で駆動するように制御する場合には、トルク
の変動、各種環境の変化等により、該共振周波数が変動
するので、（１）表面波モーターの挙動が不安定になり
、安定した性能が得られない、（２）該共振周波数を検
知し、これを維持する実用的な手段が得難い、（３）特
に。

該共振周波数の変動により入力電源周波数が共振周波数
より低くなった場合には、表面波モーターの性能が箸し
く低下する等の問題点が生じることが判明した。

本発明は、このような従来の問題点に着目して成された
もので、Ｊ（複周波数が変動した場合でも、安定して高
効率で駆動される表面波モーターを提供することを目的
としている。

ｒ問題点を解決するための１段」かかる目的を達成するための未発Ｉ町の要旨は。

り１性体と、該りｉ性体を励振させる圧電体とを有する
Ｊｆｌ　ｆｆ波振動を利用した表面波モーターにおいて
、該圧電体の入力電圧が印加されていない部分から、励
振によって生ずるモニター電圧を検出するモニター電圧
検出部と、前記弾性体および圧電体からなるステーター
の共振周波数よりも高い周波数領域において、前記モニ
ター電圧が前記共振周波数で得られる最大のモニター電
圧より低い所定の電圧値になるように入力′電源周波数
を制御する周波数制御部とを設けて成ることを特徴とす
る超音波振動を利用した表面波モーターに存する。

「作用」そして、Ｌ記表面波モーターでは、前記周波数制御部が
、前記共振周波数よりも高い周波数領域において、前記
モニター電圧が所定の電圧値になるように人力電源周波
数を制御し、これによって該ノ（複局波数が変動しても
、安定して高効率で駆動される。

「実施例」以ｒ、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示している。

第２図に示すように１表面波モーター１は、弾性体２と
、該弾性体２を励振させる圧電体３とを右している。該
弾性体２には圧電体３が接着されており、圧電体３の励
振によって弾性体２に屈曲運動が生じるように成ってい
る。この弾性体２と圧電体３とによりステーター１０が
構成されている。

該ステーターｌＯによって駆動されるローター母体４の
、弾性体２側の面には、摩擦係数の高い樹脂等のスライ
ダー５がコーティングされている。このローター母体４
とスライダー５とによりローター２０が構成されている
。

ステーターｌＯは、フェルト等の振動絶縁部材６を介し
て固定部７に支持されている。また。

ローター２０も、フェルト等の振動絶縁部材８を介して
回動部材９に支持されている。従って１表面波モーター
１の回動力を実際に外部に出力するのは回動部材９であ
る。

該回動部材９の一端面には、スラスト軸受１１ａ−１ｉ
ｅが配置されており、該スラスト軸受１１ａ〜ｌｉｅと
固定部１２どの間にはウェーブワッシャー等のばね部材
１３が介装されている。該ばね部材１３の付勢力は、ス
ラスト軸受１１ａ−１１ｃ、回動部材９および振動絶縁
部材８を介してローター２０に伝達されており、該ロー
ター２０のスライダー５はこの付勢力によってステータ
ー１０の弾性体２に圧接されている。

第１図は、前記圧電体３に印加される交流電圧の電源周
波数（人力電源周波数）を制御する制御回路を示してい
る。

第１図に示すように、前記圧電体３はリング状に形成さ
れており、該圧電体３の、りを性体２と逆側の面には４
つのセグメント電極３ａ〜３ｄが焼成されている。

セグメント電極３ａには正弦波の交流電圧が人力され、
またセグメント電極３ｂにはセグメント電極３ａに人力
される正弦波とπ／２だけ位相のずれた正弦波の交流電
圧が入力されている。セグメント電極３Ｃはグランドに
接続されている。また、交流電圧が印加されていないセ
グメント電極３ｄからは、圧電体３の励振によって生じ
るモニター電圧Ｖ１１ｎｔが検出される。

第１図に示す制御回路は、セグメント電極３ｄからのモ
ニター電圧Ｖｍｎｔをモ滑化されたモニター′市圧Ｖ　
’　ａｎｔとして検出するモニター電圧検出部３０と、
前記ステーター１０の共振周波数ｆｃｒよりも高い周波
数領域において、モ滑化されたモニター電圧Ｖ　’　１
１ｎｔが所定の電圧値になるように、前記セグメント電
極３ａ、３ｂに人力される交流電圧の人力電源周波数ｆ
を制御する周波数回ｇａ部４０とから成っている。

該モニター電圧検出部３０は、セグメント電極３ｄから
のモニター電圧π圧Ｖｍｎｔを整波するダイオード３１
と、抵抗３２およびコンデンサ３３からなり、該ダイオ
ード３１からの電圧を平滑化する積分回路と、抵抗３４
とから構成されており、該抵抗３４の出力端から平滑化
されたモニター電圧Ｖ　’　ａｎｔが出力されるように
成っている。

前記周波数制御部４０は、演算増幅器４１と、Ｖ−ｆ変
換器４２と、初期電圧発生器４３と、位相器４４と、ア
ンプ４５．４６とから構成されている。

演算増幅器４１の反転入力端子−は抵抗３４の出力端に
接続されており、該反転入力端子には平滑化されたモニ
ター電圧Ｖ′層ｎｔが入力されている。該演算増幅器４
１の非反転入力端子は定電圧源４７に接続されており、
該非反転入力端子には所定の電圧Ｖｓｔが入力されてい
る。この所定の電圧Ｖｓｔは平滑化されたモニター電圧
Ｖ′層ｎｔの目標値である。すなわち、？Ｊ演算増幅器
４１の反転入力端Ｙ−とその出力端子の間には抵抗４８
が接続されぞおり、該演算増幅器４１はこの２つの電圧
ｃｒ）差信Ｕ３ΔＶ　（ΔＶ　＝　Ｖｓｔ　−Ｖ　’　
ａｎｔ　）を出力するように成っている。

前記Ｖ−ｆ変換器４２は、演算増幅器４１から出力され
る電圧の差信号ΔＶを受け、この信号ΔＶの符号と大き
さによって入力電源周波数ｆのシフト礒（符号を含む）
を計算し、それまで出力していた入力電源周波数ｆに加
算した周波数（ｆ＋Δｆ）の信号を出力するように成っ
ている。

前記初期電圧発生器４３は、表面波モーター１の起動時
にＶ−ｆ変換器４２に初期電圧ＶＯを出力し、通常状態
で変化しうる表面波モーター１の共振周波数の最大値よ
りも更に少し高い（例えば、１０％程度高い）周波数の
信号（以下最大周波数の信号と称す）をＶ−ｆ変換器４
２から初期出力として出力させるためのものである。

前記位相器４４は、表面波モーターｌの回転方向によっ
てＶ−ｆ変換器４２からの出力（正弦波）の位相を＋π
／２もしくは−π／２ずらず働きをするものである。

７７プ４５，４６は、Ｖ−ｆ変換器４２１位相器４４か
らの出力をそれぞれ増幅してセグメント電極３ａ、３ｂ
に送る働きをするものである。

なお、第３図は、上記実施例における。前記入力電源周
波数ｆとモニター電圧Ｖ　ａｎｔとの関係を表わすモニ
ター電圧曲線、および前記ローター２０の回転数Ｎとモ
ニター電圧ＶＩＩｎｔとの関係を表わす回転数曲線を示
している。

この第３図では、横軸に入力電源周波数ｆを。

縦軸にローター２０の回転数Ｎおよびモニター電圧Ｖ　
ｌ１ｎｔをそれぞれ示しである。

第３図から明らかなように、モニター電圧Ｖ　ａｎｔは
ローター２０の回転ｆｉＮと強い相関を持っており１回
転数Ｎが最大値Ｎ１ａｘとなるときの入力電源周波数を
ｆｃｒとすると、モニター電圧Ｖ　ａｎｔもこの周波数
ｆｃｒにおいて最大値Ｖｍａｘを示す。なお、この周波
数ｆａｒは表面波モーター１のノ（複局波数でもある。

ここで、表面波モーター１の入力電源周波数ｆとして最
も理想的な周波数を求める為に、以下の実験を行った。

この実験でまず入力電源周波数ｆを共振周波数ｆａｒ以
下の周波数に設定し、徐々に周波数をと昇させて共振周
波数ｆａｒ以上の周波数まで変化させて測定結果を得た
。その結果、■入力電源周波ａｆが共振周波数ｆｃｒよ
りも低い場合には、負荷トルクの増加により急激に回転
速度が低ドしたりして適当でなかった。■入力電源周波
数ｆが共振周波数ｆｃｒに一致、はぼ一致している場合
には、回動中に騒音を発生したり、負荷トルクの増加に
より急激に回転速度が低下したり。

また駆動の再現性に乏しく挙動が不安定である等により
、適当ではなかった。■入力電源周波数ｆが共振周波数
ｆｃｒよりも高い場合には、駆動の再現性が高く、且つ
挙動も安定であり、駆動効率が良かった。

そして、Ｌ記実施例では、該共振周波数ｆｃｒよりも高
い、制御目標となる理想的な周波数ｆｄ［（ｆｄ　−ｆ
ａｒ）　／　ｆｃｒ＝　Ｏ、ＯＬ程度の周波数１に対応
するモニター電圧を前記所定の電圧Ｖｓｔに設定しであ
る。

以ド、作用を説明する。

圧電体３のセグメント電極３ａ、３ｂに、圧いにπ／２
だけ位相のずれた交流電圧がそれぞれ印加されると、該
圧電体３が励振され、該圧電体３の励振によってりｂ性
体２に屈曲運動が生じる。

このとき、ローター２０のスライダー５はばね部材１３
の付勢力によってステーター１０の弾性体２に圧接され
ているので、該り１性体２の屈曲連動によりローター２
０が回転する。このローター２０の回転が振動絶縁部材
８を介して回転部材９に伝達され、該回転部材９の回転
により表面波モーター１の回動力が外部に出力される。

このような表面波モーター１の起動は、前記初期電圧発
生器４３からＶ−ｆ変換器４２に前記初期電圧ｖＯを出
力し、該初期電圧■０により前記Ｖ−ｆ変換器４２が前
記最大周波数の信すを初期出力として出力し、この最大
周波数の信号がアンプ４５を介してセグメント電極３ａ
に、位相器４４およびアンプ４６を介してセグメント電
極３ｂにそれぞれ入力されることによって行なわれる。

このようにして表面波モーター１が起動された際には、
セグメント電極３ｄからは前記最大周波数の信号に対応
したモニター電圧Ｖ　ａｎｔが検出きれる。該最大周波
数の信号は第３図で示す前記周波数ｆｄよりも周波数が
大きいので、該起動面にセグメント′屯極３ｄから検出
されるモニター電圧Ｖ　ｌ１ｎｔは、前記所定の電圧Ｖ
ｓｔよりも小さいことが第３図から明らかである。

起動時にセグメント電極３ｄから検出されるモニター電
圧Ｖｍｎｔは、前記モニター電圧検出部３０のダイオー
ド３１により整流され、抵抗３２とコンデンサ３３とか
ら成る積分回路によって羽滑化され、抵抗３４の出力端
からモ滑化されたモニター電圧Ｖ　’　ａｎｔが演算増
幅器４１の反転入力端Ｔ−に送られる。

このモ滑化されたモニター電圧Ｖ　’　＋＊ｎｔも前記
所定の電圧Ｖｓｔより小さいので、＠算増幅器４１から
出力される電圧の差信号Δ■の符号は正となる。この正
のΔＶの信号により、前記Ｖ−ｆ変換器４２は入力電源
周波数のシフト量Δｆ（符号は負である）を計算し、そ
れまで出力していた前記最大周波数に該シフト力を加算
した周波数（ｆ＋Δｆ）の信号を出力する。

この信号により、セグメント電極３ａ、３ｂに入力され
る交流電圧の入力電源周波数ｆが徐々に低くなっていき
、Ｉ該モニター電圧Ｖ　’　ａｎｔが所定の電圧Ｖｓｔ
と一致した時点で、前記ΔＶの信号が零となり、Ｖ−ｆ
変換器４２から出力される入力電源周波数ｆは、前記制
御目標となる理想的な周波数ｆｄとなる。この理想的な
周波数ｆｄによって表面波モーター１が安定して駆動さ
れる。

いま、第４図のモニター電圧曲線■で示すように、第３
図で示した前記制御目標となる理想的な周波数ｆｄに対
応する理想的な周波数をｆｄｌとし、この理想的な周波
数ｆｄｌに対応するモニター電圧Ｖｍｎｔを所定の電圧
Ｖｓｔに設定しておき、該理想的な周波数ｆｄｌで表面
波モーターｌを駆動している第１状態では、表面波モー
ター１の駆動点はＡ点である。

このような第１状態が、トルク変動や、各種環境の変化
等により、モニター電圧曲線■で示すような第２状態に
移動した場合には、入力電源周波数ｆが理想的な周波数
ｆｄｌのままであるため、表面波モーター１の駆動点が
Ａ点からＢ点に移り、理想的な駆動点から外れることに
なる。第４図の場合には、駆動点が共振点りに近ずく方
向に移動し、理想的な駆動点から外れるので、駆動が非
常に不安定になる。第４図の場合とは逆に、駆動点が共
振点りから遠ざかる方向に外れる場合には、回転数Ｎが
下がり、起動トルクも小さくなる。

上述したように、駆動点がＡ点からＢ点に移ると、セグ
メント電極３ｄから検出されるモニター電圧Ｖ　ａｎｔ
は前記所定の電圧Ｖｓｔから電圧Ｖｓｔ２までヒ昇する
。これにより、前記演算増幅器４１から電圧の差信号Δ
■（符号は負）が出力され、このΔＶの信号により、前
記Ｖ−ｆ変換器４２は入力電源周波数のシフト−１，Δ
ｆ（符号は正）を計算し、それまで出力していた前記最
大周波数に該シフ）　ｊ；ｊを加算した周波数（ｆ＋Δ
ｆ）の信号を出力する。

この信号により、セグメント電極３ａ、３ｂに人力され
る交流電圧の入力電源周波数ｆが徐々に高くなっていき
、前記モニター電圧Ｖ　’　ａｎｔが所定の電圧Ｖｓｔ
と＝一致した駆動点Ｃで、前記Δ■の信号が零となり、
このときＶ−ｆ変換器４２から出力される入力電源周波
数ｆは理想的な周波数ｆｄ２となる。このようにして、
モニター電圧曲線■で示すような第２状態において、入
力電源周波数ｆが前記所定の電圧Ｖｓｔの対応した理想
的な周波数ｆｄ２となり、理想的な駆動点で表面波モー
ター１が安定して駆動される。

次に、その理想的な周波数ｆｄを得るためのＶ−ｆ変換
器４２の構成について、第５図を用いて詳しく説明する
。

初期電圧発生器４３は電圧源４３１の出力側にスタート
スイッチＳＷＩを有している。

Ｖ−ｆ変換器４２は、加算器４２１、クロックパルス発
生器４２２、ラッチ回路４２３、Ｖ−ｆ変換素子４２４
と、加算器４２１へ入力される初期電圧Ｖｏを加算され
た電圧に切り換える切換え回路４２５とを含み、ラッチ
回路４２３はクロックパルス発生器４２２からのパルス
信号を入力する都度、そのとき人力される加圧器からの
加算電圧（Ｖ＋ΔＶ）を保持してＶ−ｆ変換素子４２４
に出力するように構成されている。

切換え回路４２５は、初期電圧発生器４３からの初期電
圧ＶＯを加算器４２１に送るための第１アナログスイツ
チＳＷ２と、ラッチ回路４２３から出力される加算電圧
（Ｖ＋ΔＶ）を加算器４２１にフィードバックさせるた
めの第２アナログスイツチＳＷ３を有し、さらに、これ
らの第１アナログスイツチＳＷ２　、第２アナログスイ
ツチＳＷ３を選択的に動作させるためのナントゲートＮ
ＡＮＤとインバータＩＮＶと初期電圧ＶＯの印加により
動作してナンドゲー）　ＮＡＮＤの一方の入力端にＨレ
ベル信号を送るトランジスタＴｒｉと、Ｖ＋ΔＨの印加
により動作してナントゲートＮＡＮＤの他方の入力端に
Ｈレベル信号を送るトランジスタＴｒ２とを有している
。

これにより、スタートスイッチＳＷｌがＯＮとなった瞬
間には第１アナログスイツチＳＷ２がＯＮ状態となり、
初期電圧ＶＯが第１アナログスイツチＳＷ２を介して加
算器４２１に入力されるが、ラッチ回路４２３から加算
電圧（Ｖ＋ΔＶ）が出力されると、第１アナログスイツ
チＳＷ２がＯＦＦすると同時に第２アナログスイツチＳ
Ｗ３がＯＮ状態になり、その加算電圧（Ｖ＋ΔＶ）が加
算器４２１に入力されるよう構成されている。

次に、Ｅ記の如く構成された実施例の作用について詳し
く説明する。

圧電体３のセグメント電極３ａ、３ｂに、互いにπ／２
だけ位相のずれた交流電圧がそれぞれ印加されると、圧
電体３が励振され、圧電体３の励振によってりｉ性体２
に屈曲運動が生じる。このとき、ローター２０のスライ
ダー５はばね部材１３の付勢力によってステーターｌＯ
の弾性体２に圧接されているので１弾性体２の屈曲運動
によりローター２０が回転する。このローター２０の回
転が振動絶縁部材８を介して回転部材９に伝達され、該
回転部材９の回転により表面波モーター１の回転力が外
部に出力される。

このような表面波モーターｌの起動は、スタートスイッ
チＳＷＩの開成によって行われ、初期電圧発生器４３か
らＶ−ｆ変換器４２に初期電圧ＶＯが出力される。

ここで、Ｖ−ｆ変換器４２の動作を第６図に示すタイム
チャートを用いて説明する。

第６図において、符号（Ａ）〜（１）はそれぞれ第５図
の回路中に示す対応位置Ａ−１における電圧の変化を示
す。

スタートスイッチＳＷｌがＯＮすると、第５図中でＡ点
における電位は第６図（Ａ）に示すように直ちに初期電
圧ＶＯをとる。また、そのスタートスイッチＳＷｌのＯ
Ｎした時点ｔｌからすこしにれた時点ｔ２から、第６図
（Ｄ）に示すようにクロックパルスがラッチ回路４２３
に入力され、ラッチ回路４２３が動作を開始する。

点Ａの電位がＶＯになるとトランジスタＴｒｉが動作状
態となり、ナンドゲー）　ＮＡＮＤの−・方の入力端Ｂ
に電圧ＶＣＣが第６図（Ｂ）に示すように入力される。

しかし１時点ｔ２に達するまでは、第６図（Ｉ）に示す
ように、ラッチ回路４２３は動作せず１点に電圧が生じ
ないのでトランジスタＴｒ２は不動作状態におかれ、従
って、ナントゲートＮＡＮＤの他方の入力端Ｃには電圧
が印加されない。

ナントゲートＮＡＮＤの出力端Ｅは第６図（Ｅ）に示す
ようにＨレベルとなり、インバータＩＮＶの出力端はＬ
レベルとなる。そのため、第１アナログスイツチＳＷ２
は導通状態となり、Ｆ点の電位は第６図（Ｆ）に示すよ
うに初期電圧ＶＯとなり、加算器４２１に入力される。

一方ｔ１時点ではまだ演算増幅器４１が動作しないから
差信号ΔＶは発生しない（ΔＶ＝Ｏ）。

そのため、加算器４２１からは第６図（Ｈ）に示すよう
に初期電圧ＶＯが出力される。

ラッチ回路４２３は、最初のクッロクパルスを入力した
時点ｔ２で、第６図（Ｉ）に示すように、初期電圧ＶＯ
をＶ−ｆ変換素子４２４に出力する。Ｖ−ｆ変換素子４
２４は、理想周波数ｆｄよりも大きい前記の最大周波数
ｆＯを初期電圧Ｖｏに対応して初期出力として出力する
。（第３図参照）この最大周波数の信号ｆＯがアンプ４５を介してセグメ
ント電極３ａ、３ｂに、また位相器４４およびアンプ４
６を介してセグメント電極３ｂにそれぞれ入力されるこ
とによって表面波モーター１の起動が行なわれる。この
ようにして表面波モーター１が起動される際には、セグ
メント電極３ｄから前記最大周波数の信号ｆｏに対応し
たモニター電圧Ｖ　ａｎｔが検出される。該最大周波数
の信号ｆｏは第３図で示す前記理想周波ａｆｄよりも周
波数が大きいので、該起動時にセグメント電極３ｄから
検出されるモニター電圧Ｖｅｎ＋は、前記所定の電圧Ｖ
Ｓｔよりも小さいことが第３図から明らかである。

起動時にセグメント電極３ｄから検出されるモニター電
圧ｖ　ａｎｔは、モニター電圧検出回路３０のダイオー
ド３１によりｆｆｉ流され、抵抗３２とコンデンサ３３
とから成る積分回路によって平滑化され、抵抗３４の出
力端から平滑化されたモニター電圧Ｖ　′ｓ。Ｌが演算
増幅器４１の反転入力端ｆに送られる。この平滑化され
たモニター電圧ｖ　’　ａｎｔも前記所定の電圧ＶｓＬ
より小さいので演算増幅器４１から出力されるΔＶ＋の
符号は正となる。

一方、ラッチ回路４２３から電圧ＶＯの初期電圧が出力
されると、トランジスタＴｒ２は動作状態となり、ナン
ドゲー）　ＮＡＮＤの他方の入力端に第６図（Ｃ）に示
すように電圧ＶＣＣが入力され、ナントゲートＮＡＮＤ
の出力端ＥはＬレベルとなる。従って、第１アナログス
イツチＳＷ２は不導通状態となり、またインバータＩＮ
Ｖの出力端からＨレベル信号が出力されて第２アナログ
スイツチＳＷ３が導通状態となる。

その為、ラッチ回路４２３からの出力電圧である初期電
圧ＶＱがＦ点を介して加算器４２１にフィードバックさ
れ、ｔ２時点において第６図（Ｆ）に示すように、Ｆ点
の電位は引き続き初期電圧ＶＯのまま維持される。

そこで、加算器４２１は、第６図（Ｈ）に示すように初
期電圧ＶＯに演算増幅器からの第１次差信号ΔＶｌを加
算した第１次加算電圧（ＶＱ＋ΔＶ＋）を出力する。こ
の第１次加算電圧（Ｖ。

＋ΔＶ＋）は、Ｌ３時点において第６図（Ｉ）に示すよ
うに、ラッチ回路４２３から第１次加算電圧（Ｖｏ＋Δ
Ｖ１）がＶ−ｆ変換素子４２４に出力されると同時に第
２アナログスイツチＳＷ３を介して加算器４２１にフィ
ードバックされる。

Ｖ−ｆ変換素７−４２４は、その第１次加算電圧（Ｖｏ
＋ΔＶ＋）に基づいて入力電源周波数のシフト！′ｉ！
：Δｆｔ　　（符号は負である）を初期電圧ＶＯに対応
する最大周波数ｆＯに加算して周波数Ｃｆｏ＋Δｆ＋）
の信号を出力する。

その周波数（ｆｏ＋Δｆ＋）に対応してモニター電圧検
出回路から出力されるモニター電圧Ｖ′、。しは前記所
定の電圧Ｖｓｔよりわずかに高くなるように設定されて
おり、演算増幅器４１から出力される第２次差信号ΔＶ
２は、第６図（Ｇ）に示すように負となる。この値Δｖ
２は加算器４２１において、フィードバックされた第１
次加算電圧（Ｖｏ＋ΔＶ＋）と加算されて第２次加算電
圧［（Ｖｏ＋ΔＶ＋）＋ΔＶ２］として第６図（Ｈ）に
示すようにラッチ回路４２３に出力される。

このラッチ回路４２３は、次のパルス入力時点ｔ４にお
いて、第６図ＣＩ）に示すように第２次加算電圧［（Ｖ
ｏ＋ΔＶ＋）＋ΔＶ２］を出力し、Ｖ−ｆ変換素子４２
４は、この第２次加算電圧［（Ｖｏ＋ΔＶ＋）＋ΔＶ２
］に対応する周波数（ｆｏ＋Δｆ２）を出力する。この
周波数（ｆｏ＋Δｆ２）に対応するモニター電圧Ｖ′、
ｎｔは前記所定の電圧ＶｓＬにさらに近づき、第６図（
Ｇ）に示すように演算増幅器４１から第３次差信号Δ■
３が出力される。

この第３次差信号Δｖ３は加算器４２１にフィードバッ
クされた第２次加算電圧［（Ｖ。

＋ΔＶ＋）＋ΔＶ２］に加算されて、第３次加算電圧［
（Ｖｏ＋Δｖ１＋ΔＶ２）＋ΔＶ３］として、第６図（
Ｈ）に示すように加算器４２１からラッチ回路４２３に
出力される。ラッチ回路４２３は次のパルス入力時点ｔ
５において、第６図（Ｉ）に示すようにその第３次加算
電圧［（ｖｏ＋ΔｖＩ＋ΔＶ２）＋Δｖ３］を出力する
。

コノ第３次加算電圧【（ｖｏ＋ΔｖＩ＋ΔＶ２）＋ΔＶ
３］を受けたＶ−ｆ変換素子４２４は、これに基づいて
シフ）　ｒｉｌΔｆ３を最大周波数ｆＧに加算して１周
波数（ｆｏ＋Δｆ３）の信号を出力する。この信号に対
応するモニター電圧Ｖ’ａｎＬが前記所定の電圧ＶｓＬ
と一致するとき、演算増幅器４１から出力される第４次
差信号Δ■４は第６図（Ｇ）に示すようにＯ（ゼロ）と
なり、加算器４２１には入力されない、従ってその後は
、加算器４２１からの出力電圧は、第６図（Ｈ）の時点
ｔ６に示すように第３次加算電圧［（Ｖｏ＋Δｖ１＋Δ
Ｖ２）＋ΔＶｘｌ　と等しい電圧が出力する。

これにより、ラッチ回路４２３から出力される電圧も第
３次加算電圧［（Ｖ　ｏ＋ΔＶｌ＋ΔＶ７．）＋Δｖ３
］と等しい電圧となり、Ｖ−ｆ変換素子４２４から（ｆ
ｏ＋Δｆ３＝ｆ＋＋）の周波数が引き続いて出力される
。

またもし、Ｖ−ｆ変換素子４２４から出力される周波数
（ｆｏ＋Δｆ３）に対応するモニター電圧ｖ　’　＠ｎ
ｔが前記所定の電圧ＶＳｔに達しないときは、さらに第
４次差信号Δｖ４が第３次加ｒＸ？ｆｔ圧［（Ｖｏ＋Δ
Ｖ！＋ΔＶ２）＋Δｖ３］に加算され、以後Ｖ−ｆ変換
素子４２４、演算増幅器４１および加算器４２１と操返
し動作によって、モニター電圧Ｖ′・ｎしは前記所定の
電圧Ｖｓｔに等しくなり、差信号ΔＶが０（ゼロ）とな
り、上記の如くしてＶ−ｆ変換器４２からの信号（ｆ＠
＋Δｆ）により、セグメント電極３ａ、３ｂに入力され
る交流電圧の入力電源周波ａｆが徐々に低くなっていき
、該モニター電圧ｖ　’　、ｎｔが」−Ｈして前記所定
の電圧ＶｚＬと−・致した時点で、前記ΔＶの信１）が
０（ゼロ）となり、Ｖ−ｆ変換器４２から出力される人
力電源周波数ｆは、前記制御目標となる理想周波数ｆｄ
となる。この理想周波数ｆｄによって表面波モーター１
が安定して駆動される。

第７図は、理想的な周波数ｆｄを得るためのＶ−ｆ変換
器を有する制御回路の他の実施例を示している。

Ｖ−ｆ変換器４２は、加算器５１、ラッチ回路５２、加
算器５３、Ｖ−ｆ変換素子５４を有し。

初期電圧発生器５５からの出力である初期電圧ＶＯが接
続するクロックパルス発生器５６が設けられ、クロック
パルス発生器５６の出力は前記ラッチ回路５２に接続し
、加算器５３にラッチ回路５２の出力と初期電圧Ｖｏと
が接続している。

ラッチ回路５２の出力は加算器５１にフィードバックさ
れている。加算器５３の出力はＶ−ｆ変換素Ｆ５４に出
力するよう構成されている。

次に、を記の如く構成された実施例の作用について説明
する。

表面波モーター１の起動は、スタートスイッチＳＷＩの
開成によって行われ、初期電圧発生器５５からＶ−ｆ変
換器に初期電圧Ｖｏが出力される。

Ｖ−ｆ変換器の動作は第８図に示すタイムチャートを用
いて説明する。

第８図において、符号（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ第７図
の回路中に示す対応位置Ａ−Ｆにおける電圧の変化を示
す。

スタートスイッチＳＷ１がＯＮすると、第７図中でＡ点
における電位は第８図（Ａ）に示すように直ちに初期電
圧ＶＯをとり、Ｂ点は電位０１０点もラッチ回路５２が
まだ不作動のため電位０、Ｄ点は初期電圧ＶＯを示し、
Ｅ点はΔＶｌ。

Ｆ点もΔＶ、である。

Ｖ−ｆ変換素子５４には初期電圧ＶＯが入力し、Ｖ−ｆ
変換素子５４は、理想周波数ｆｄよりも大きい最大周波
数ｆＯを初期電圧ＶＯに対応して初期出力として出力す
る。

この最大周波数の４８号ｆＯがアンプ４５を介してセグ
メント電極３ａ、３ｂに、また位相器４４およびアンプ
４６を介してセグメント電極３ｂにそれぞれ入力される
ことによって表面波モーター１の起動が行なわれる。

スタートスイッチＳＷＩがＯＮした時点ｔ１からすこし
遅れた時点ｔ２から、第８図（Ｂ）に示すようにクロッ
クパルス発生器５６によるクロックパルスがラッチ回路
５２に入力され、ラッチ回路５２が動作を開始する。第
７図に示すように、クロックパルス発生器５６の出力（
Ｂ）はＨ１加算器５１には（Ｅ）の第２次差信号Δｖ２
が入力しており、ラッチ回路５２の出力のフィードバッ
クとの合成により、加算器５１の出力ＣＦ）は（Ｃ）　
＋　（Ｅ）　＝ΔＶ　１　＋ΔＶ２　、ラ−）子回路５
２の出力（Ｃ）はΔｖ１、加算器５３の出力（Ｄ）は第
１時加算電圧であって（Ａ）＋　（Ｃ）＝ＶＯ＋ΔＶ１
である０コノ第１次加算電圧（ｖｏ＋Δｖ１）がｖ−ｆ変換素子
５４に出力されると、Ｖ−ｆ変換素子５４は、その第１
次加算電圧（Ｖ　ｏ＋ΔＶ、）にノ、（づいて人力電源
周波数のシフト量Δｆ＋　　（符−）は負である）を初
期電圧ＶＯに対応する最大周波数ｆＱに加算して周波数
（ｆｏ＋Δｆ＋）の信号を出力する。

次に時点Ｔ３では、クロックパルス発生器５６の出力（
Ｂ）はＨ１加算器５１にはモニター′送圧ｖ　　、ｎＬ
＝Ｖｓｔで安定状態になって（Ｅ）＝０が人力し、その
結果、ラッチ回路５２の出力のフィードバックとの合成
により、加算器５１の出力（Ｆ）は（Ｃ）　＋　（Ｅ）
　＝Δ■１＋Δ■２、ラッチ回路５２の出力（Ｃ）はΔ
Ｖ、＋Δｖ２、加算器５３の出力（Ｄ）は第２次加算電
圧であって（Ａ）＋　（Ｃ）＝Ｖｏ　＋ΔＶ１　＋ΔＶ
２　である。

この第２次加算電圧（Ｖｏ　＋ΔＶ　＋　＋ΔＶ；＋　
）がＶ−ｆ変換素子５４に出力されると、Ｖ−ｆ変換素
Ｐ５４はさらにΔｆ２を加算して、周波数（ｆｏ＋Δｆ
ｌ＋Δｆ２）の信号を出力する。

時点Ｔ４では、同様に、クロックパルス発生器５６の出
力（Ｂ）はＨ、ラッチ回路５２の出力（Ｃ）はΔｖ１　
＋ΔＶ２　、加算器５３の出力（Ｄ）は第２次加算電圧
を持続する。

以後はＬ記動作を操返し、前記制御目標となる理想周波
数ｆｄによって表面波モーター１が安定して駆動される
。

「発明の効果」本発明に係る表面波モーターによれば、周波数制御部が
、ステーターの共振周波数よりも高い周波数領域におい
て、モニター電圧が所定の電圧値になるように入力電源
周波数を制御するので、各種環境の変化等により該共振
周波数が変動しても、安定して高効率で駆動され、かつ
極めて実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の一実施例を示しており、第
１図は入力電源周波数を制御する制御回路のブロック図
、第２図は表面波モーターのＦ要部を示す断面図、第３
図はモニター電圧曲線および回転数曲線を示すグラフ、
第４図はモニター電圧曲線がシフトシた場合の説明図、
第５　ＩＮは第１図に示したＶ−ｆ変換器の詳細例の回
路図、第６図は第５図の回路の動作のタイムチャート、
第７図は本発明の他の実施例の制御回路図、第８図は第
７図の回路の動作のタイムチャートである。 ■・・・表面波モーター　　２・・・弾性体３・・・圧
電体３ｄ・・・セグメント電極（圧電体の入力電圧が印加さ
れていない部分）１０・・・ステーター　　３０・・・モニター電圧検出
部４０・・・周波数制御部　　ｆ・・・人力電源周波数
Ｖ　ｌ１ｎｔ・・・モニター電圧　Ｖｓｔ・・・所定の
電圧値′／第２図第８図第４図区　　　　　　　　　　　　　　区！：′−σ○

Claims

【特許請求の範囲】

弾性体と、該弾性体を励振させる圧電体とを有する超音
波振動を利用した表面波モーターにおいて、該圧電体の
入力電圧が印加されていない部分から、励振によって生
ずるモニター電圧を検出するモニター電圧検出部と、前
記弾性体および圧電体からなるステーターの共振周波数
よりも高い周波数領域において、前記モニター電圧が前
記共振周波数で得られる最大のモニター電圧より低い所
定の電圧値になるように入力電源周波数を制御する周波
数制御部とを設けて成ることを特徴とする超音波振動を
利用した表面波モーター。