JPS63186571A - 超音波モ−タ駆動装置 - Google Patents
超音波モ−タ駆動装置Info
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- JPS63186571A JPS63186571A JP62016945A JP1694587A JPS63186571A JP S63186571 A JPS63186571 A JP S63186571A JP 62016945 A JP62016945 A JP 62016945A JP 1694587 A JP1694587 A JP 1694587A JP S63186571 A JPS63186571 A JP S63186571A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 13
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
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- 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
-
- 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
-
- 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
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/166—Motors with disc stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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、圧電体を用いて駆動力を発生する超音波モー
タに係わり、特に超音波モータの弾性体を励振させる圧
電体を駆動させる駆動装置に関する。
タに係わり、特に超音波モータの弾性体を励振させる圧
電体を駆動させる駆動装置に関する。
従来の技術
近年、圧電体等の電気−機械変換子を用いて超音波振動
を励振することにより、回転あるいは走行運動を得る超
音波モータが従来のモータに比べ単位体積当りの出力が
大きいということで注目されている。
を励振することにより、回転あるいは走行運動を得る超
音波モータが従来のモータに比べ単位体積当りの出力が
大きいということで注目されている。
この超音波モータの構造の断面図を第4図に示す。
第4図において、円形の圧電体1および圧電体2と円形
の弾性体3とを厚み方向に重ねて構成したステータ4と
、このステータ4に面接触するライニング材5を備えた
円形のロータ6と、軸受け7と、前記ステータ4とロー
タ6七を加圧接触するための締結部材8と、電気信号を
前記2枚の圧電体に印加するための端子9.10.11
とから超音波モータ12は構成されている。
の弾性体3とを厚み方向に重ねて構成したステータ4と
、このステータ4に面接触するライニング材5を備えた
円形のロータ6と、軸受け7と、前記ステータ4とロー
タ6七を加圧接触するための締結部材8と、電気信号を
前記2枚の圧電体に印加するための端子9.10.11
とから超音波モータ12は構成されている。
この超音波モータの駆動装置として、第5図に示す構成
があり、この構成について以下説明する。
があり、この構成について以下説明する。
超音波モータ12を構成するステータ4により定まる駆
動周波数fdで90度の位相差をもつ2つの信号Aおよ
びBを出力する発振装置13と、この発振装置13の各
々の出力信号を反転するインバータ回路14および15
と一次側巻線の中間に端子20bを用け、この端子から
終端までの巻線20a〜20bおよび20b〜20cと
二次側巻線20d〜20eが任意の巻数比で構成されて
いるトランス20およびこれと同じ構成のトランス21
と、このトランス20.21の一次側中間端子20b、
21bに直流電源23を、−次側の他の端子20a、2
0c、21a、21cには前記発振装置13および前記
インバータ回路14゜15の出力に従いスイッチング動
作するスイッチング素子16.17,18.19を接続
した増幅回路22とから構成されており、前記トランス
20.21の二次側巻線の出力は、超音波モータ12の
端子9,10.11に接続されている。
動周波数fdで90度の位相差をもつ2つの信号Aおよ
びBを出力する発振装置13と、この発振装置13の各
々の出力信号を反転するインバータ回路14および15
と一次側巻線の中間に端子20bを用け、この端子から
終端までの巻線20a〜20bおよび20b〜20cと
二次側巻線20d〜20eが任意の巻数比で構成されて
いるトランス20およびこれと同じ構成のトランス21
と、このトランス20.21の一次側中間端子20b、
21bに直流電源23を、−次側の他の端子20a、2
0c、21a、21cには前記発振装置13および前記
インバータ回路14゜15の出力に従いスイッチング動
作するスイッチング素子16.17,18.19を接続
した増幅回路22とから構成されており、前記トランス
20.21の二次側巻線の出力は、超音波モータ12の
端子9,10.11に接続されている。
第6図は第5図における各回路の信号波形であり、波形
IおよびJは、発振装置13の出力l\およびBであり
、それぞれデユーティが1・1で、■とJとは90度の
位相差t7がある。波形には、発振装置13の出力Aの
信号であり、スイッチング素子18へ入力される信号で
ある。波形りは、前記出力Aの信号をインバータ回路1
5で信号反転してスイッチング素子19へ入力される信
号である。波形Mはトランス21の二次ft1l1巻線
21(1〜dle間の波形である。。
IおよびJは、発振装置13の出力l\およびBであり
、それぞれデユーティが1・1で、■とJとは90度の
位相差t7がある。波形には、発振装置13の出力Aの
信号であり、スイッチング素子18へ入力される信号で
ある。波形りは、前記出力Aの信号をインバータ回路1
5で信号反転してスイッチング素子19へ入力される信
号である。波形Mはトランス21の二次ft1l1巻線
21(1〜dle間の波形である。。
発振装置13の出力Bの信号についても上記と同様な動
作が行われる。(図示せず) 次に第6図を用いて第5図の動作について説明する。
作が行われる。(図示せず) 次に第6図を用いて第5図の動作について説明する。
発振装置13の出力Aより信号が出力されると、スイッ
チング素子18.19には第6図の波形K。
チング素子18.19には第6図の波形K。
Lの様に時間的に反転した信号がそれぞれ入力されるた
め、スイッチング素子18.19は交互にスイッチング
動作を行う。18がスイッチングONの時は、トランス
21の一次側巻線には21bから21aの方に電流が流
れる。逆に18がスイッチングOFFで19がONの時
は、−次側巻線には21bから21cの方に電流が流れ
る。この18.19を交互にスイッチング動作させ、−
次側巻線に流れる電流の方向を変えることにより、二次
側巻4121d〜21e間には第6図の波形Mの様な交
流電圧が発生する。トランス20についても同様の動作
がおこる。このため、トランス20.21の二次側巻線
間には、互いに90度の位相差をもつ交流電圧が生じる
。この90度の位相差をもつ交流電圧を超音波モータ1
2の圧電素子1,2の印加して超音波振動を励振させス
テータ4に進行波を発生させることにより回転力が発生
する。
め、スイッチング素子18.19は交互にスイッチング
動作を行う。18がスイッチングONの時は、トランス
21の一次側巻線には21bから21aの方に電流が流
れる。逆に18がスイッチングOFFで19がONの時
は、−次側巻線には21bから21cの方に電流が流れ
る。この18.19を交互にスイッチング動作させ、−
次側巻線に流れる電流の方向を変えることにより、二次
側巻4121d〜21e間には第6図の波形Mの様な交
流電圧が発生する。トランス20についても同様の動作
がおこる。このため、トランス20.21の二次側巻線
間には、互いに90度の位相差をもつ交流電圧が生じる
。この90度の位相差をもつ交流電圧を超音波モータ1
2の圧電素子1,2の印加して超音波振動を励振させス
テータ4に進行波を発生させることにより回転力が発生
する。
発明が解決しようとする問題点
ところが、超音波モータのステータに進行波を発生させ
、回転力を得るためには、ステータを構成する2枚の圧
電体に90度の位相差をもつ交流信号を印加しなければ
ならない。このためには90度の位相差をもつ信号源が
不可欠であり、従来例に示すような発振装置が必要とな
るため、駆動装置が太き(なってしまう。
、回転力を得るためには、ステータを構成する2枚の圧
電体に90度の位相差をもつ交流信号を印加しなければ
ならない。このためには90度の位相差をもつ信号源が
不可欠であり、従来例に示すような発振装置が必要とな
るため、駆動装置が太き(なってしまう。
また、交流信号を発生するために、従来例の構成でスイ
ッチング素子16.17および18゜19のそれぞれを
交互にスイッチング動作させていては、スイッチング素
子の特性により、スイッチング素子16.17および1
8.19が同時にONする期間が発生し、スイッチング
素子が破損してしまう。
ッチング素子16.17および18゜19のそれぞれを
交互にスイッチング動作させていては、スイッチング素
子の特性により、スイッチング素子16.17および1
8.19が同時にONする期間が発生し、スイッチング
素子が破損してしまう。
本発明は、上記の欠点を解決し、90度の位相差をもつ
2つの信号を1つの基準信号から論理演算によって発生
させ、また、スイッチング素子を同時にONL、ないよ
うに信号に遅れ時間をもたせることにより、安定動作が
できる小形で低価格な超音波モータ駆動装置を提供しよ
うというものである。
2つの信号を1つの基準信号から論理演算によって発生
させ、また、スイッチング素子を同時にONL、ないよ
うに信号に遅れ時間をもたせることにより、安定動作が
できる小形で低価格な超音波モータ駆動装置を提供しよ
うというものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の超音波モータ駆動
装置は、発振器と、この発振器の出力から90度の位相
差をもつ2つの信号をつくる位相回路と、この位相回路
の出力信号と位相回路の出力をそれぞれ反転した信号と
の4つの信号の立上りを任意の時間だけ遅らす遅延回路
と、この遅延回路の出力に応じて超音波モータを構成す
る圧電体を駆動させる駆動回路とを備えたものである。
装置は、発振器と、この発振器の出力から90度の位相
差をもつ2つの信号をつくる位相回路と、この位相回路
の出力信号と位相回路の出力をそれぞれ反転した信号と
の4つの信号の立上りを任意の時間だけ遅らす遅延回路
と、この遅延回路の出力に応じて超音波モータを構成す
る圧電体を駆動させる駆動回路とを備えたものである。
作用
この構成によって、90度の位相差をもつ信号が回路構
成を簡単なもので実現でき、信号の遅れ時間を用けるこ
とにより、スイッチング素子の破損も皆無となるため、
動作が安定で、安価な駆動装置が提供できる。
成を簡単なもので実現でき、信号の遅れ時間を用けるこ
とにより、スイッチング素子の破損も皆無となるため、
動作が安定で、安価な駆動装置が提供できる。
実施例
以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
第1図は本発明の一実施例における超音波モータの駆動
装置を示すものである。従来例と同一部分については同
一符号番付している。
装置を示すものである。従来例と同一部分については同
一符号番付している。
12は超音波モータを構成する圧電体1と圧電体2とを
電気回路図で示したものである。
電気回路図で示したものである。
24は発振器で、市販されているタイマーICと、外付
部品抵抗、コンデンサ(図示せず)等がらなり、コンデ
ンサの充放電を利用した無安定発振回路の構成となって
いる。
部品抵抗、コンデンサ(図示せず)等がらなり、コンデ
ンサの充放電を利用した無安定発振回路の構成となって
いる。
27は位相回路で、市販されているカウンターIC25
と、論理素子Exc l u s i veOR26(
以下FORゲートと称する)とからなり、25aはクロ
ック入力端子、25bは25aに入力されるクロックを
2分周した出力端子、25cは4分周した出力端子であ
る。
と、論理素子Exc l u s i veOR26(
以下FORゲートと称する)とからなり、25aはクロ
ック入力端子、25bは25aに入力されるクロックを
2分周した出力端子、25cは4分周した出力端子であ
る。
14.15はインバータ(NOT)回路である。
32は遅延回路で、抵抗28とコンデンサ29からなる
積分回路にダイオード30と波形整形用のインバータ(
NOT)回路を付加したものである。
積分回路にダイオード30と波形整形用のインバータ(
NOT)回路を付加したものである。
33.34.35は32と同じ構成の遅延回路である。
第2図、第3図に第1図の各回路の信号波形を示した。
まず、無安定発振回路である発振器24から第2図のA
のようなデユーディがt+ : t2 (ただしtl
≠12.11は信号がHigh、t2は信号がLowの
時間)の信号がカウンターIC25のクロック入力端子
25aに入力されると、信号Aを2分周、および4分周
した信号第2図のBおよびCが端子25bおよび25c
に得られる。次に第2図のBとCの信号を論理素子EO
Rゲートで演算すると前記信号Cに対し、電気的に90
度の位相差t3をもつ同図のDの信号が得られる。
のようなデユーディがt+ : t2 (ただしtl
≠12.11は信号がHigh、t2は信号がLowの
時間)の信号がカウンターIC25のクロック入力端子
25aに入力されると、信号Aを2分周、および4分周
した信号第2図のBおよびCが端子25bおよび25c
に得られる。次に第2図のBとCの信号を論理素子EO
Rゲートで演算すると前記信号Cに対し、電気的に90
度の位相差t3をもつ同図のDの信号が得られる。
端子25cの出力である信号Cは、一方はそのままで、
他方はNOT回路14を介してそれぞれ遅延回路32お
よび33に入力される。FORゲートの出力である信号
りについても同様に、一方はそのままで、他方はNOT
回路15を介してそれぞれ遅延回路34および35に入
力される。
他方はNOT回路14を介してそれぞれ遅延回路32お
よび33に入力される。FORゲートの出力である信号
りについても同様に、一方はそのままで、他方はNOT
回路15を介してそれぞれ遅延回路34および35に入
力される。
次に、遅延回路の動作について、第3図を用いて説明す
る。
る。
信号Eは点32aの信号を示し、信号Fは点32bの信
号を、信号GはNOT回路31の出力信号を示す。
号を、信号GはNOT回路31の出力信号を示す。
まず、点32aに“H” (“H”は5vを示す)の信
号がくると、ダイオード30には順方向電流が流れるた
め、点32bには前記“H”信号の電圧からダイオード
のVBHの電圧を差し引いた電圧が瞬時に発生し、以後
は、抵抗28とコンデンサ29との充電作用により、“
H”の電圧に達する。
号がくると、ダイオード30には順方向電流が流れるた
め、点32bには前記“H”信号の電圧からダイオード
のVBHの電圧を差し引いた電圧が瞬時に発生し、以後
は、抵抗28とコンデンサ29との充電作用により、“
H”の電圧に達する。
次に点32aがOvになると、点32bのH”の電圧は
、抵抗28とコンデンサ29との放電作用により、ゆる
やかな下降するカーブを描きなからOvに達する(第3
図のFに示す〉。
、抵抗28とコンデンサ29との放電作用により、ゆる
やかな下降するカーブを描きなからOvに達する(第3
図のFに示す〉。
この信号Fが波形整形用のNOT回路31に入力される
と、前記NOT回路31のスレッシュホールド電圧vt
hにより、出力として、点32aに入力された信号Eの
“H”の時間し、より立上りがtsだけ遅れ、“H”の
時間がts(ts=t+−ts)の信号Gが得られる。
と、前記NOT回路31のスレッシュホールド電圧vt
hにより、出力として、点32aに入力された信号Eの
“H”の時間し、より立上りがtsだけ遅れ、“H”の
時間がts(ts=t+−ts)の信号Gが得られる。
信号Hは、点32aに入力される信号EをNOT回路1
4を介して遅延回路33で上記と同様に信号処理した出
力である。
4を介して遅延回路33で上記と同様に信号処理した出
力である。
信号GとHを見るとわかるように、2つの信号の立上り
と立下がりにはt、の時間間隔があるため、この2つの
信号を用いて駆動回路22のスイッチング素子をスイッ
チング動作させても、2つ同時にスイッチングONにな
らないため、スイッチング素子の破損を皆無とすること
ができる。
と立下がりにはt、の時間間隔があるため、この2つの
信号を用いて駆動回路22のスイッチング素子をスイッ
チング動作させても、2つ同時にスイッチングONにな
らないため、スイッチング素子の破損を皆無とすること
ができる。
以上は発振器24の出力信号A(第2図を示す)のデユ
ーティがt1≠t2の時について説明したが、jl=j
2についても上記と同じことが言える。しかし、デユー
ティがtl=t2の時は、カウンターIC25で4分周
する必要はなく、信号Aと2分周された信号BとでEO
Rゲートで演算することにより上記と同様な90度位相
差をもつ2つの信号を発生させることらできる。
ーティがt1≠t2の時について説明したが、jl=j
2についても上記と同じことが言える。しかし、デユー
ティがtl=t2の時は、カウンターIC25で4分周
する必要はなく、信号Aと2分周された信号BとでEO
Rゲートで演算することにより上記と同様な90度位相
差をもつ2つの信号を発生させることらできる。
発明の効果
以上のように本発明は、発振器と、前記発振器の出力か
ら90度の位相差をもつ2つの信号をつ(る位相回路と
、この位相回路の出力信号と前記位相回路の出力を信号
反転した信号の4つの信号の立上りを任意の時間だけ遅
らせる遅延回路と、この遅延回路の出力に応じて超音波
モータを構成する圧電体を駆動させる駆動回路とを備え
ることにより、簡単な回路で90度の位相差をもつ2つ
の信号の発生が実現でき、また、信号の立上りを遅らせ
ることにより、スイッチング素子の破損が皆無となるた
め、常に安定した駆動ができる。
ら90度の位相差をもつ2つの信号をつ(る位相回路と
、この位相回路の出力信号と前記位相回路の出力を信号
反転した信号の4つの信号の立上りを任意の時間だけ遅
らせる遅延回路と、この遅延回路の出力に応じて超音波
モータを構成する圧電体を駆動させる駆動回路とを備え
ることにより、簡単な回路で90度の位相差をもつ2つ
の信号の発生が実現でき、また、信号の立上りを遅らせ
ることにより、スイッチング素子の破損が皆無となるた
め、常に安定した駆動ができる。
また、簡単な回路構成で実施できるので、安価な駆動回
路が提供できる。
路が提供できる。
第1図は本発明の一実施例における超音波モータの駆動
装置の回路図、第2図は第1図の位相回路の信号の波形
図、第3図は第1図の遅延回路の信号の波形図、第4図
は超音波モータの構造断面図、第5図は従来の超音波モ
ータ駆動装置の回路図、第6図は第5図の信号の波形図
である。 1.2・・・・・・圧電体、9.10.11・・・・・
・端子、12・・・・・・超音波モータ、14.15・
・・・・・インバータ(NOT)回路、22・・・・・
・駆動回路、24・・・・・・発振器、27・・・・・
・位相回路、32,33,34゜35・・・・・・遅延
回路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名?、
製 第2図 第3図 第4図 第6図 八 乞翁Tr:箇由宍 手続補正書 も 昭和63年4 月 6日
装置の回路図、第2図は第1図の位相回路の信号の波形
図、第3図は第1図の遅延回路の信号の波形図、第4図
は超音波モータの構造断面図、第5図は従来の超音波モ
ータ駆動装置の回路図、第6図は第5図の信号の波形図
である。 1.2・・・・・・圧電体、9.10.11・・・・・
・端子、12・・・・・・超音波モータ、14.15・
・・・・・インバータ(NOT)回路、22・・・・・
・駆動回路、24・・・・・・発振器、27・・・・・
・位相回路、32,33,34゜35・・・・・・遅延
回路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名?、
製 第2図 第3図 第4図 第6図 八 乞翁Tr:箇由宍 手続補正書 も 昭和63年4 月 6日
Claims (3)
- (1)発振器と、前記発振器の出力から90度の位相差
をもつ2つの信号をつくる位相回路と、この位相回路の
2つの出力信号と前記位相回路の出力を反転した2つの
信号の4つの信号の立上りを任意の時間だけ遅らせる遅
延回路と、この遅延回路の出力に応じて超音波モータを
構成する圧電体を駆動させる駆動回路とを備えた超音波
モータ駆動装置。 - (2)コンデンサの充電、放電により発振周波数を決定
する無安定発振回路で構成された発振器を備え、この発
振器の出力をトリガ信号として前記発振器の発振周波数
を2,4分周する分周素子と、この2,4分周された2
つの信号から前記4分周された信号に対し電気的に90
度の位相差を発生させるExclusiveOR素子と
で構成した位相回路を備えた特許請求の範囲第1項記載
の超音波モータ駆動装置。 - (3)抵抗とコンデンサとからなる積分回路と、前記抵
抗にダイオードを並列に接続し、さらに積分回路の出力
に波形整形用のインバータを付加した遅延回路を備えた
特許請求の範囲第1項記載の超音波モータ駆動装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62016945A JP2595950B2 (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 超音波モータ駆動装置 |
US07/143,093 US4833359A (en) | 1987-01-27 | 1988-01-12 | Driving apparatus for ultrasonic motor |
DE3802212A DE3802212A1 (de) | 1987-01-27 | 1988-01-26 | Antriebsvorrichtung fuer einen ultraschallmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62016945A JP2595950B2 (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 超音波モータ駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63186571A true JPS63186571A (ja) | 1988-08-02 |
JP2595950B2 JP2595950B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=11930271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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