JPS63178775A - 振動子用電源 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はたとえば超音波モータのセラミック振動子を振
動させる振動子用電源に関づ−る。

（従来の技術） 従来のこの種の振動子用電源は、第６図に示す構成が採
られている。

図において１は駆動用電源としての直流電源で、この直
流電源１の正極は変圧器２の−次巻線３の中央に接続さ
れ、この−次巻線３の一方の第１の一次巻線４は、第１
のスイッチング素子としての第１のトランジスタ５のコ
レクタ・エミッタを介して直流型１１の負極に、また、
−次巻線３の他方の第２の一次巻線６は、第２のスイッ
チング素子としての第２のトランジスタ７のコレクタ・
エミッタを介して直流電源１の負極に接続されている。

前記直流電源１には、さらにあらかじめ発振周波数ｆ＋
が定められた発振回路８が接続され、この発振回路８の
出力端子がそれぞれ第１のトランジスタ５および第２の
トランジスタ７のベースに接続されている。

また、前記変圧器２の二次巻線９にはセラミック振動子
１０が接続されている。

そして、直流電源１から発振回路８に電圧を加え、発振
回路８は第１のトランジスタ５のベースと、第２のトラ
ンジスタ７のベースに交互に電圧を印加する。これによ
り第１の一次巻線４と第２の−・次巻線６に交互に電流
が流れ交流となる。

このときセラミック振動子１０の固有の発振′＃Ｉ周波
数ｆｏおよびインバータ回路のインダクタンスＬとセラ
ミック振動子１０のキャパシタンスＣにより電よう、あ
らかじめ変圧器２のギャップまたは巻数を設定し、発振
回路８の発振周波数ｆ１も発振動周波数ｆｏ、電気的共
振周波数ｆ「と合せ、ｆｏ　＝　ｈ　＝　ｆ：の状態で
インバータ回路を動作さゼる、１そして、二次巻線９に
誘導された電流でセラミック振動子１０を振動させる。

すなわち弛励式インバータでセラミック振動子１０を発
振させている。

（発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、ある一定の温度で変圧器２のギャップま
たは巻数を調節してインバータ回路の発振周波数チ１を
電気的共振周波数ｆ、および発振動周波数ｆｏに合わせ
ても第５図に示すようにセラミック振動子１０のキャパ
シタンスＣは温度により大巾に変化するので、インバー
タ回路の発振周波数ｆ１と回路の電気的共振周波数ｆ１
−が温度によりすぐにくずれてしまい容量性または誘導
性負荷どなりスイッチング素子５．７の発熱が増加し、
破壊される問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、常にインバ
ータ回路の発振周波数りに回路の共振周波数りを合わせ
スイッチング素子を加熱したり破壊したりすることがな
い振動子用電源を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 第１の発明の振動子用電源は、直流電源と、この直流電
源とセラミック振動子との間に接続されるインバータ回
路とからなり、前２インバータ回路の発振周波数はこの
インバータ回路のインダクタンスとセラミック振動子の
キャパシタンスとにより決定したものである。

第２の発明の振動子用電源は、直流電源と、この直流電
源とセラミック振動子との間に接続されるインバータ回
路と、このインバータ回路に接続された補正回路とから
なり、前記インバータ回路の発振周波数はインバータ回
路のインダクタン又とセラミック振動子のキャパシタン
スとにより決定し、前記補正回路によりインバータ回路
のインダクタンスを可変可能としたものである。

第３の発明の振動子用電源は、直流電源と、この直流電
源とセラミック振動子との間に接続されるインバータ回
路と、前記セラミック振動子に並列に接続されたコンデ
ンサとを備え、前記インバータ回路の発振周波数はイン
バータ回路のインダクタンスと前記セラミック振動子お
よび前記コンデンサのキャパシタンスとにより決定した
ものである。

（作用） 第１の発明は、直流電源からインバータ回路に電力を供
給し、インバータ回路ではインバータ回路のインダクタ
ンスとセラミック振動子のキャパシタンスによって定め
られる電気的共振周波数により、インバータ回路の発振
周波数を定める。

そして、インバータ回路は直流をこの周波数の交流に変
換してセラミック振動子を発振させる。

第２の発明は第１の発明において、セラミツり振動子の
振ａｈ　ｆＲに従って補正回路でインバータ回路のイン
ダクタンスを補正し、セラミック振動子の固有の発振動
周波数に電気的共振周波数を合わせる。そして、セラミ
ック振動子のキせパシタンスが変化したときは、インバ
ータ回路のインダクタンスを変化させてインバータ回路
の発振周波数を常にセラミック振動子の固有の発振動周
波数に合わせる。

第３の発明は、第１の発明において、セラミック振動子
のキャパシタンスにコンアン１ノのキャパシタンスを加
えて発振動周波数に電気的共振周波数を合わせる。

（実施例） 以下、第１の発明の振動子用電源の−・実施例を第１図
を参照して説明する。

第１図において１１は駆動用の直流電源で、この直流電
源１１には自励式インバータ回路１２が接続されている
。

この自動式インバータ回路１２は、前記直流電源１１の
正極が変圧器１３の一次巻線１４の中央に接続され、−
次巻線１４の一プラの第１の一次巻線１５からスイッチ
ング素子としての第１の１〜ランジスタ１６のコレクタ
・１ニミツタを経て直流電源１１の負極に接続されると
ともに、変圧器１３の一次巻線１４の他方の第２の一次
巻線１７からスイッチング素子どじでの第２のトランジ
スタ１８のコレクタ・■ミッタを経て直流電源１１の負
極に接続されている。また、直流電源１１の正極から第
１の１〜ランジスタ１６および第２のトランジスタ１８
のベースにそれぞれ自励式インバータ回路１２を起動さ
せるための起動用抵抗１９．２０が接続されている。さ
らに、トランジスタ１６．１８を変仕器１３の二次巻線
２１のインダクタンスＬとセラミック振動子２２のキャ
パシタンスＣで作させるための変圧器１３のスイッチン
グ皇子用巻線２３の一端は第１のトランジスタ１６のベ
ースに、他端は第２のトランジスタ１８のベースに接続
されている。

そして、自励式インバータ回路１？の変圧器１３の二次
巻線２１には、セラミック振動子２２が接続されている
。このとぎ、二次巻線２１等のインダクタンスＬとセラ
ミック振動子２２のキャパシタンスＣにより定められる
電気的共振周波数ｆ【がセラミック振動子２２の固有の
発振動周波数ｆｏと等しくなるＪ：うに変圧器１３のギ
ャップまたは二次巻線２１０巻数を調整する。

次に上記実施例の動作について説明する。

まず、直流電源１１からインバータ回路１２に電圧が印
加されると、起動抵抗１９または起動抵抗２０を介して
第１のトランジスタ１６のベースまたは第２のトランジ
スタ１８のベースにベース電流が流され、いずれか一方
のトランジスタ１６．１８がオンする。たとえば、第１
のトランジスタ１６がまずオンしたとすると、直流電源
１１から第１の一次巻線１５の第１の１−ランジスタ１
６の経路で電流が流れる１、これにより二次巻線２１に
電圧が誘起され、二次巻線２１等のインダクタンスｌ−
とセラミック振動子２２のキャパシタンスＣで定められ
る電気的共振周波数升で変ＪＦ器１３の二次側回路を発
振させる０、ぞして、この二次側回路の電流の方向が逆
向きに４蒙るとぎ、スイッチング素子用巻線２３には、
第２の１〜ランジスタ１８のベース方向に電流が流れ第
２の１〜ランジスタ１８がオンするとともに第１の１〜
ランジスタ１６がオ゛フする。このため直流電源１１、
第１の一次巻線１５、第１のトランジスタ１６の経路で
流れていた電流は、直流電源１１、第２の一次巻線１７
、第２のトランジスタ１８の経路で流れる。従って二次
巻線２１に誘起される電圧の向ぎは反対となり、電気的
共振周波数ｆ１−でこれらの動作を繰り返す。

づなわち、二次巻線２１等のインダクタンスｌ−ど、セ
ラミック振動子２２のキャパシタンスＣで定めらｆ「で
スイッチング素子用巻線２３から交勾に第１のｉ〜ラン
ジスタ１６のベースおＪ：び第２のｉ〜ランジスタ１８
のベースに電流を流し第１の１〜ランジスタ１６おＪ：
び第２の１ヘランジスタ１８を交互にオンし、自励式イ
ンバータ回路１２の二次巻線２１に交流を誘起し、常に
変圧器１３の二次巻線２１のインダクタンスとセラミッ
ク振動子２２のキャパシタンスにより定まる電気的共振
周波数光でセラミック振動子２２を発振させる。

次に第２図を用いて第２の発明の振動子用電源の一実施
例を説明する。

これは、第１図に示す実施例において、セラミック振動
子２２に、このセラミック振動子２２の振動量を電圧と
してとらえ、基準電圧をもち、セラミック振動子２２の
振動量をとらえた電圧と比較を行なう比較回路２５が接
続され、この比較回路２５にはこの比較回路２５の出力
により電圧が可変される補正用直流電源２６が接続され
る。

そして、この補正用直流電源２６は変圧器１３の補正巻
線２７、この補正巻線２７の交流会を除去するインダク
タ２８と直列に接続し、これらで補正回路２９を形成す
る。

次に上記実施例の動作について説明すると、インバータ
回路１２が直流を交流に変換し、二次巻線２１のインダ
クタンスしおよびセラミック振動子２２のキャパシタン
スＣで定められる電気的共振層波数りでセラミック振動
子２２が発振動しているとき、振動量をたとえば電圧と
して比較回路２５で比較回路２５内の基準電圧と比較し
、発振動周波数ｆ。

と実際の周波数の差を求め、差に応じて比較回路２５が
補正用直流電源２６を制御し、補正巻線２７に流れる直
流電流を調整する。そして、補正巻線２７の磁界の強さ
を変化させ二次巻線２１のインダクタンスＬを補正し、
湿度変化によりセラミック振動子２２のキャパシタンス
Ｃが変化しても、電気的共振周波数ｆ［が常にセラミッ
ク振動子２２の固有の発振動周波数ｆｏまたは、実用上
必要な振動量どなるようにする。

次に第３の発明の振動子用電源の一実施例を第３図を参
照して説明する。

３１は１つのスイッヂング素子を用いたインバータ回路
で、このインバータ回路３１は直流電源１１の正極から
ベースに起動用抵抗３２を有しさらに、直流電源１１の
正極はトランジスタ３３のコレクタ・エミッタを介して
、変圧器３４の一次巻線３５に接続され、そして直流電
源１１の負極に接続されている。

また、前記トランジスタ３３のエミッタはスイッチング
素子用巻線３６からコンデンサ３７を経てトランジスタ
３３のベースに接続されている。

さらに、セラミック振動子２２と並列に共振周波数調整
用のコンデンサ４０が接続されている。

そして、上記実施例の動作について説明すると、直流電
源１１からインバータ回路３１に電力を供給すると抵抗
３２を介してトランジスタ３３のベースにベース電流が
与えられ、トランジスタ３３、−次巻線３５、直流電源
１１の経路で電流が流れる。このとき、二次巻！ａ２１
のインダクタンス［と、セラミック振動子２２およびコ
ンデン＋ｊ４０のキャパシタンスＣで変圧器３４の二次
側の回路が電気的共振周波数チＥで共振する。そして、
二次巻線に流れる電流の向きが反対になるときスイッチ
ング素子用巻線３６の電圧がトランジスタ３３に対し、
逆バイアスとなり、トランジスタ３３をオフする。この
ように、変圧器３４の二次側の電気的共振周波数ｋに従
ってトランジスタ３３がオン・オフし交流電流に変換さ
れ、この交流電流でセラミック振動子２２を発振させる
。

また、たとえば常温時に二次巻線２１のインダクタンス
Ｌとセラミック振動子２２のキャパシタンスＣで共振で
きないときは、適切なキャパシタンスＣを有するコンデ
ンサ４０を用いれば電気的共振周波数りとセラミツク振
動子２２０発振動周波数ｆ。

が一致する。

そして、たとえば温度変化などにより、セラミック振動
子２２のキャパシタンスＣが変化して電気的共振周波数
光が発振動周波数ｆｏと相異した場合は補正巻線２１を
補正用直流電源２６で励磁して二次巻線２１のインダク
タンスＬを変えて電気的共振周波数にと発振動周波数ｆ
ｏとを合わせる。

また、第１図および第２図に示す実施例では２つのスイ
ッヂング素子を用いたマルグーバイブレータ型のインバ
ータ回路１２、第３図に示す実施例では１つのスイッヂ
ング素子を用いたブロッキング型のインバータ回路３１
を用いているがそれぞれいずれの型のインバータ回路を
用いることができる。

〔発明の効果〕

第１の発明によれば、インバータ回路のインダクタンス
とセラミック振動子のキャパシタンスでインバータ回路
の発振周波数を決定しスイッチング素子を作動させてい
るので、セラミック振動子のキャパシタンスが湿度等に
より変化しても常に発振動周波数と等しい交流が流れ、
負仙が誘導性または容量性負荷となることがないのでス
イッチング素子の過熱、破壊を防止できる。

第２の発明によれば、セラミック振動子の振動子に従っ
て補正回路でインダクタンスを補正し電気的共振周波数
とセラミック振動子の発振動周波数を一致させるので、
セラミック振動子のキャパシタンスが湿度によって変化
してもセラミック振動子は常に最高またしま、実用」−
必要な振動量となる。

第３の発明は、セラミック振動子と並列にコンデンサを
設けたことにより、コンデンサのキャパシタンスで、共
振周波数とセラミック振動子の発振動周波数を一致する
ことができるので、セラミック振動子は最高または実用
」−必要な振動量どなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の振動子用電源の一実施例の回路図
、第２図は第２の発明の振動子用電源の一実施例の回路
図、第３図は第３の発明の振動子用電源の一実施例の回
路図、第４図はセラミック振動子の周波数と振動量どの
関係図、第５図はセラミック振動子の温度とキャパシタ
ンスの関係図、第６図は従来の振動子用電源の回路図で
ある。 １１・・直流電源、１２・・インバータ回路、２２・・
セラミック振動子、２９・・補正回路、４０・・コンデ
ンリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、 この直流電源とセラミック振動子との間に接続されるイ
   ンバータ回路とからなり、 前記インバータ回路の発振周波数はこのインバータ回路
   のインダクタンスとセラミック振動子のキャパシタンス
   とにより決定したことを特徴とした振動子用電源。
2. （２）直流電源と、 この直流電源とセラミック振動子との間に接続されるイ
   ンバータ回路と、 このインバータ回路に接続された補正回路とからなり、 前記インバータ回路の発振周波数はインバータ回路のイ
   ンダクタンスとセラミック振動子のキャパシタンスとに
   より決定し、前記補正回路によりインバータ回路のイン
   ダクタンスを可変可能としたことを特徴とした振動子用
   電源。
3. （３）直流電源と、 この直流電源とセラミック振動子との間に接続されるイ
   ンバータ回路と、 前記セラミック振動子に並列に接続されたコンデンサと
   を備え、 前記インバータ回路の発振周波数はインバータ回路のイ
   ンダクタンスと前記セラミック振動子および前記コンデ
   ンサのキャパシタンスとにより決定したことを特徴とし
   た振動子用電源。