JPH01136575A - 超音波モータ駆動装置 - 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】 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
の駆動装置に関する。

従来の技術 近年圧電セラミック等の圧電体を用いた振動体に弾性振
動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが注目さ
れている。

以下、図面を参照しながら超音波モータの従来技術につ
いて説明を行う。

第１０図は円環型超音波モータの斜視図であり、円環型
の弾性体１４に円環型の圧電体１５を張り合わせて振動
体１６を構成している。１７は耐摩擦性材料の摩擦材、
１８は弾性体であり、互いに張り合わせられて移動体１
９を構成している。移動体１９は摩擦材１７を介して振
動体１６と接触している。圧電体１５に電界を印加する
と振動体１６の周方向に曲げ振動の進行波が励振され、
移動体１９を駆動する。尚、同図中の振動体１６には、
機械出力取り出し用の突起体２ｏが設置されている。

第１１図は第１４図の超音波モータ７に使用した圧電体
１５の電極構造の一例を示している。同図では円周方向
に９波の弾性波がのるようにしである。同図に於て、Ａ
およびＢはそれぞれ２分の１波長相当の小領域Ｅからな
る電極群（図面中ハツチング部分）で、Ｃは４分の３波
長、Ｄは４分の１波長相当の電極である。電極Ｃおよび
Ｄは電極群ＡとＢに位置的に４分の１波長（＝９０度）
の位相差を作りでいる。電極群ＡとＢ内の小領域Ｅの電
極は圧電体１５を分極する際に用いる電極で、圧電体１
５は電極群ＡとＢ内の小領域電極群Ｅに対応して、交互
に、反対に厚み方向に分極されている。使用時には、電
極群ＡおよびＢは第９図にハツチングにより示されたよ
うに、それぞれ短絡して用いられる。圧電体１５の弾性
体１４との接着面は、第１５図に示された面と反対の面
であり、その面の電極は全面電極である。

以上のように構成された超音波モータ７の圧電体１５の
電極ＡおよびＢに Ｖ＋　＝Ｖｅ　・５ＩＮ（ωｔ　）　　　　　　−−−
（１）Ｖ２＝Ｖｌ］　・ＣＯＳ　（ωｔ　）　　　　　
　−−−（２）ただし、ｖｏ：電圧の瞬時値 ω：角周波数 ｔ　：時間 で表される電圧ｖＩおよびｖ２をそれぞれ印加すれば、
振動体１６には ξ二ξｅ・（ＣＯ５（（１）ｔ）　・Ｃ０５（ｋＸ）＋
ＳＩＮ　（（Ｊ　ｔ　）　・ＳＩＮ　（ｋ　Ｘ）　）＝
ξｅ−ｃＯ５（ωｔ−ｋＸ）　　　−−−（３）ただし
、　ξ：曲げ振動の振幅値 ８８２曲げ振動の瞬時値 に：波数（２π／λ） λ：波長 Ｘ：位置 で表せる円周方向に進行する曲げ振動が励起される。

第１２図は振動体１６の表面のＡ点が進行波の励起によ
って、長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動をし、振動体１６
上に加圧して設置された移動体１７が、楕円の頂点近傍
で接触することにより、摩擦力により波の進行方向とは
逆方向にＶ＝ω×ｕの速度で回転運動する様子を示して
いる。矢印Ｂは移動体１９の進行方向を示し、矢印Ｃは
進行波の進行方向を示す。

以上のように構成された超音波モータ７の等価回路を示
すと第１３図のようになる。

Ｃｎは振動体１６の電気的な静電容量であり、Ｃ１、Ｌ
ｌ、Ｒ１はそれぞれ振動体１６のコンプライアンス、質
量、制動係数に相当するものである。またＲしは負荷に
相当する。このＣ＋　、　　い、　Ｒ１、ＲＬで構成さ
れた回路を機械腕と呼び、この機械腕に流れる電流１ｍ
を機械腕電流と呼ぶ。この機械腕電流１□は、超音波モ
ータ７の回転速度にほぼ比例することが知られている。

またこの機械腕電流１１に対して、圧電体に供給される
電流１を総電流と呼ぶ。

第１４図は駆動周波数を高い方から低い方へ掃引したと
きの圧電体に供給される電流（総電流）の周波数特性で
あり、第１５図は、この時の機械腕電流１□の周波数特
性である。

図かられかるように、駆動周波数を高い方から低い方へ
掃引して行くとある周波数で急激に電流値が変化するよ
うな現象が現れる。　（この現象はジャンプ現象と呼ば
れている。）機械腕電流Ｉ１１と超音波モータの回転速
度はほぼ比例するので、このようなジャンプ現象が起こ
ったときは超音波モータ７の回転速度は激変する。

超音波モータをできるだけ低電圧で効率よく駆動しよう
とすると、第１４図、第１５図に示される電流値が極大
値となる周波数で駆動しなければならない。しかし、こ
の共振周波数のごく近傍においては、ジャンプ現象を起
こす周波数がかなり不規則に変化するため特性が非常に
不安定であり、このような点で超音波モータ７を駆動す
ることは出来ない。従って、超音波モータの駆動周波数
は、このジャンプ現象を起こす周波数から周波数が高い
方向へ少しはずれた特性が安定な周波数にしなければな
らない。しかし、振動体１３の共振周波数は温度や負荷
などにより広範囲に渡り変化するので、この安定で低電
圧な駆動を行える周波数もかなり広い範囲で変動する。

従って、超音波モータの最適な駆動のためには、駆動周
波数をこの周波数の変動に追従して変化させなければな
らない。つまり、駆動周波数をこの最適駆動周波数に追
従させるための機能（周波数自動追尾機能）が必要とな
る。

このような機能を実現する従来の超音波モータ駆動装置
としては、例えば特願昭６０−２３３６４１に提案され
ている。第１６図はこのような従来装置のブロック図を
示すものである。図中の２１は超音波モータ７の共振周
波数がその周波数可変範囲にある周波数可変発振器、２
２は２分割された可変発振器の一方の出力信号の位相を
他方に対して９０６遅らせるための９０°移相器、２３
．２３′は周波数可変発振器２１、と９０°移相器２２
の出力信号を超音波モータ７を駆動するに十分なレベル
にまで増幅する電力増幅器、２４は圧電体１５に流れる
電流を検出する電流検出器、２５は圧電体１５に印加さ
れる交流電圧を検出する電圧検出器、２６はこれらの電
圧と電流の位相を検出する位相比較器、２７はこの系を
安定化するための補償フィルタである。

以上のように構成された従来の超音波モータ駆動装置で
は、以下のような動作を行う。まず、可変発振器２Ｌ９
０°移相器２２により、共振周波数に近い周波数で、か
つ９０°位相の異なる２つの信号を作り、２３．２３′
の電力増幅器で、超音波モータ７を駆動するに十分なレ
ベルまで、その信号を増幅し超音波モータ７を駆動する
。そして、電圧検出器２５により圧電体１５に印加され
る電圧を、電流検出器２４により圧電体１５に供給され
る電流を検出する。そして、位相比較器２６は、その検
出された電流と電圧の位相を検出し、その検出値を補償
フィルタ２７に人力する。

この補償フィルタ２７は、出力が可変発振器２１に入力
されていて、検出された電流と電圧の位相が設定レベル
になるように可変発振器を制御して駆動周波数を変化さ
せる。このような動作を行うことにより共振周波数近傍
で超音波モータ７を駆動することが可能である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、以下のような理由
で、負荷が変動したとき、最適な周波数で駆動されてい
るとは言えない。超音波モータ７に流れる電流の周波数
特性（周波数−電流特性）は、超音波モータ７′ｃこか
かる負荷により変化する。

その変化を簡単に示したのが第１７図である。　（機械
腕電流については第１８図）この図は駆動周波数を高い
方から低い方へ掃引したときの周波数−電流特性で、実
線は負荷が小さい時、点線は負荷が大きいときの特性で
ある。この図かられかるように従来例に示したような方
法で超音波モータ７を駆動すると、ある負荷のときには
、駆動周波数（図では負荷が小さいときのψ５に対応す
る周波数ｆ＋）は共振周波数に近くなり低電圧で安定な
駆動が行えるが、負荷が変動して図の点線のように特性
が変化すると、基準位相の設定レベルが一定のため駆動
周波数は必要以上に共振周波数から高い周波数（図では
負荷が大きいときのψ５に対応する周波数ｆ２）となり
一定の速度で回転させようとすると高い印加電圧が必要
となる。つまり、負荷の変動により、最適駆動周波数に
対応する最適な位相の値が変化する。これらのことより
従来例のような方法では、基準位相値が一定のため負荷
や温度等の変動に対して、安定で最も低電圧で駆動でき
る点を駆動周波数とすることが出来ないと言う問題点が
あった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、負荷の条件
が変化しても、常に安定で低電圧動作をする超音波モー
タ駆動装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 本発明は、総電流または機械腕電流の振幅値を検出する
電流振幅値検出手段と、総電流または機械腕電流の印加
電圧に対する位相を検出する位相検出手段と、前記振幅
値検出装置の出力を用いて、所定の負荷や温度のもとて
最適な駆動を与える機械腕電流の印加電圧に対する位相
（基準位相）を検出する基準位相検出手段と、前記位相
検出手段の出力がこの基準位相と等しくなるように印加
電圧の周波数を変化させる自動周波数追尾手段を備えた
超音波モータ駆動装置である。

作用 本発明は前記した構成により、総電流または機械腕電流
の電流振幅値を検出し、所定の負荷のもとて安定でかつ
最も低電圧で駆動できる駆動点に＝１２＝ おける機械腕電流１□の印加電圧に対する位相を検出す
る。この位相を基準値とし、前記電流値検出手段の出力
とこの基準値とが等しくなるように圧電体に印加する交
流電圧の周波数を変化させる。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における超音波モータの
駆動装置を実現する具体回路のブロック図を示すもので
ある。　同図に於て、１は機械腕電流を読み込み、最適
な駆動の行える基準位相を決定し、駆動の際に検出され
る機械腕電流１□と印加電圧の位相がこの基準位相に等
しくなるように駆動周波数を変化させるためのマイクロ
コンピュータ、２はマイクロコンピュータ１の周波数設
定のためのディジタル信号出力をアナログ信号に変換す
るためのＤ／Ａコンバータ、３はこのアナログ信号に対
応した周波数の信号を出力する電圧制御発振回路、４は
人力信号に対して９０度移相した信号を出力する移相回
路、５．６は超音波モータ７を駆動するに十分なレベル
にまで人力信号の電力を増幅する電力増幅回路、７は、
超音波モータ、８は機械腕電流検出回路で、この回路の
具体例を第９図に示す。　（図では超音波モータの２つ
の電気入力端子のうち一方のみを示している。図中のＣ
８は第１３図の超音波モータの等価回路のＣｅと等しい
。９は電流検出回路の出力信号の振幅値を出力するピー
クホールダー、１０は、ピークホールダ−９のアナログ
出力値をマイクロコンピュータ１に入力するためにディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータで、１１は電流
検出回路８の出力と印加電圧の位相を検出する位相検出
回路である。

この実施例では駆動の開始時に機械腕電流１、の周波数
に対する変化量の絶対値が減少し始める周波数を検出し
て、そのときの機械腕電流トの印加電圧に対する位相を
基準位相とする。

以上のように構成された本実施例の超音波モータ駆動装
置について、以下その動作を第２図、第３図のフローチ
ャートで説明する。第２図のフローチャートのステップ
ｓ１で、駆動周波数ｆは、圧電体の共振周波数よりも十
分高い周波数に、ｌｌ＋はゼロに初期設定する。次にス
テップｓ２では、まず、マイクロコンピュータ１から駆
動周波数ｆに対応したディジタル信号を出力する。この
信号はＤ／Ａコンバータ２によりアナログ信号に変換さ
れ、電圧制御発振回路３によりこのアナログ信号に対応
した周波数を持つ信号が出力される。この出力信号は２
分割され一方は移相回路４に入力され９０度移相された
のちそれぞれ電力増幅回路５．６に入力される。ここで
は超音波モータ７を駆動するに十分なレベル塩に入力信
号を増幅する。そして電力増幅回路５．６の出力は、そ
れぞれ超音波モータ７に入力され、超音波モータ７を駆
動する。

次にステップｓ３では、機械腕電流検出回路８の検出出
力が、ピークホールダ−９に入力され機械腕電流１．ｌ
の振幅値が出力される。この振幅値は次のＡ／Ｄコンバ
ータ１０によりディジタル信号に変換されマイクロコン
ピュータ１に入力される。

このような動作により電流の振幅値が検出される。

第７図（ａ）は、機械腕電流検出回路８の実施例であり
、Ｃｅは第１３図の超音波モータ７の等価回路のＣ８と
等しい値のコンデンサを示す。トランスの巻線比はそれ
ぞれ１：　１である。このように構成された機械腕電流
検出回路では超音波モータ７の振動体とＣａｌには、そ
れぞれ等しい大きさの電圧が印加されることになる、し
たがって、電流検出抵抗Ｒに流れる電流は、振動体に流
れる電流からコンデンサＣ１！に流れる電流が引かれた
ものになる。つまり、この電流は第１３図の等価回路の
ＩＩＩであり、機械腕電流を示す。したがって、出方で
ある電流検出抵抗８両端の電位差は機械腕電流に比例し
たものとなる。次のステップｓ４ではこの検出された電
流の値１ｍ（ｆ）から１□（ｆ−Δｆ）を意味する１ｆ
１が引算され、その演算結果がΔｌｌ、１（ｆ）に代入
される。そして、次のステップｓ５では、１丁と△１Ｉ
Ｎ（ｆ）の大きさを比較する。Δ１□＜ｆ）ｂ１丁より
大きければ、ステップｓ６にすすみ、１ＩＮ（ｆ）を１
゜に、ステップｓ７によりΔ１１１１（ｆ）をＩ■に代
入し、そして、ステップｓ８によりｆをΔｆだけ減少さ
せ、ステップｓ２にもどり同様のことを繰り返す。ステ
ップｓ５で１丁がΔ１＋Ｉ（ｆ）より大きければ、次の
ステップｓ９へすすむ。

このときの周波数は、機械腕電流１．Ｉの振幅値の周波
数に対する変化量の絶対値が減少し始める周波数になっ
ている。

ステップＳ９では、このような周波数における機械腕電
流の位相ψ（ｆ）を検出する。次のステップ１０では、
このψ（ｆ）にψ０を加えてψ５に代入する。

ψ０の値は駆動点を特性の安定な高い周波数領域に移動
させるためのシフト量であり、その値の大きさは振動体
のＱの値や駆動時の安定の度合等によって決定する。こ
こまでのステップｓ１からステップＳ９までが、機械腕
電流Ｉ１１の振幅値の周波数に対する変化量の絶対値が
減少し始める周波数を検出して基準位相を決定する部分
である。

次に、この決定された基準位相と検出された電流と電圧
の位相を等しくするように駆動周波数を変化させる部分
について説明する。この部分の動作は第８図に示される
ような位相比較器、補償フィルタ、電圧制御発振器で構
成された周知のＰＬＬ回路の基本動作と同じである。本
実施例の場合は、第１８図のへの部分（位相比較、補償
フィルタ）は、マイクロコンピュータ１上のソフトウェ
アで構成されている。まず、ステップｓｌｌで、位相検
出回路１１により検出された機械腕電流１ｍの位相ψ（
ｆ）を読み取る。次に、ステップｓ１２によりψ（ｆ）
から基準位相ψ５を引算しその演算結果をΔψとする。

このΔψを次のステップ１３でフィルタ演算し、ステッ
プｓ１４でフィルタ演算の出力を駆動周波数ｆとしステ
ップｓ２と同様に圧電体を駆動する。フィルタ演算は第
９図（ａ）のような構成であり、第９図（ｂ）のような
、ゲイン特性を有する。また、このフィルタ演算は、第
８図のＰＬＬ回路のブロック図の補償フィルタに相当し
、系の安定化を図るものである。このステップｓ１３の
あとはステップｓ１５にもどり同様の動作を繰り返す。

これらの動作により、設定された基準位相と機械腕電流
と電圧の位相が常に等しくなるように駆動周波数が変化
する。このため、負荷や温度等の変動に対して安定でか
つ低電圧な超音波モータの駆動が行われる。

以上のように、本実施例によれば、機械腕電流の振幅値
の周波数に対する変化量の絶対値が減少し始める点を検
出し、安定でかつ最も低電圧で駆動可能となる基準位相
を導き、いつでも機械腕電流と印加電圧の位相をその基
準位相になるように駆動周波数を変化させることにより
、負荷や温度の変動に対して、常に安定な駆動を行うこ
とが出来る。

第４図は、本発明の第２の実施例を示す超音波モータ駆
動装置のブロック図である。

同図に於て、１は総電流または機械腕電流を読み込み最
適な駆動の行える基準位相を決定し、駆動の際に検出さ
れる総電流または機械腕電流と印加電圧の位相がこの基
準位相に等しくなるように駆動周波数を変化させるため
のマイクロコンピュータ、２はマイクロコンピュータ１
の周波数設定のためのディジタル信号出力をアナログ信
号に変換するためのＤ／Ａコンバータ、３はこのアナロ
グ信号に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振
回路、４は入力信号に対して９０度移相した信号を出力
する移相回路、５．６は超音波モータ７を駆動するに十
分なレベルにまで入力信号の電力を増幅する電力増幅回
路、７は、超音波モータ、８は、機械腕電流検出回路で
具体例は第７図（ａ）に示すような回路である。９は機
械腕電流検出回路８または総電流検出回路１２の出力信
号の振幅値を出力するピークホールダー、１０は、ピー
クホールダ−９のアナログ出力値をマイクロコンピュー
タ１に人力するためにディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
コンバータで、１１は機械腕電流検出回路８または総電
流検出回路１２の出力と超音波モータ７の印加電圧の位
相を検出する位相検出回路である。以上は、第１図の構
成と同様なものである。第１図と異なるのは、総電流を
検出するために総電流検出回路１２を設け、図のように
切り換え回路を、機械腕電流検出回路１１とこの総電流
検出回路１２の後に挿入し、マイクロコンピュータ１の
指令に基すいて検出する電流を切り換えられるようにし
た点である。総電流検出回路の具体例を第７図（ｂ）に
示す。図に示すように総電流検出回路は、検出抵抗Ｒと
演算増幅器と抵抗で構成された差動増幅器からなってい
る。この実施例では、駆動の開始時に駆動周波数を高い
方から低い方へ掃引し、総電流の周波数に対する傾きの
絶対値が減少し始める周波数を検出して、そのときの機
械腕電流１□の位相を基準位相とする。

以上のように構成された本実施例の超音波モータ駆動装
置について、以下その動作を第５図、第６図のフローチ
ャートで説明する。第２図のフローチャートのステップ
Ｓ１で、駆動周波数ｆは、圧電体の共振周波数よりも十
分高い周波数に、１９は検出されるであろう電流の最大
値よりも十分大きい値に初期設定する。また、この時、
検出される電流を総電流にするように切り換え回路１２
に制御信号を送る。次にステップＳ２では、まず、マイ
クロコンピュータ１から駆動周波数ｆに対応したディジ
タル信号を出力する。この信号はＤ／Ａコンバータ２に
よりアナログ信号に変換され、電圧制御発振回路３によ
りこのアナログ信号に対応した周波数を持つ信号が出力
される。この出力信号は２分割され一方は移相回路４に
入力され９０度移相されたのちそれぞれ電力増幅回路５
．６に人力される。ここでは超音波モータ７を駆動する
に十分なレベル塩に入力信号を増幅する。そして電力増
幅回路５．６の出力は、それぞれ超音波モータ７に入力
され、超音波モータ７を駆動する。

次にステップＳ３では、電流検出回路　８の検出出力が
、ピークホールダー９に入力され総電流の振幅値が出力
される。この振幅値は次のＡ／Ｄコンバータ１０により
ディジタル信号に変換されマイクロコンピュータ１に入
力される。このような動作により電流の振幅値が検出さ
れる。次のステップｓ４ではこの検出された電流の値１
（ｆ）から１（ｆ−Δｆ）を意味する１、ｉが引算され
、その演算結果がΔ１（ｆ）に代入される。そして、次
のステップＳ５は、０と△１（ｆ）を比較する。Δ１（
ｆ）が０より小さければ、ステップｓ６に進み、１（ｆ
）を１゜に代入し、ステップＳ７によりｆを△ｆだけ減
少させ、ステップｓ２にもどり同様のことを繰り返す。

つまり、ステップｓ７までの動作を繰り返すことにより
、総電流の周波数特性上での反共振周波数に至るまでの
無意味な電流値の変化を読み飛ばす動作をする。ステッ
プｓ５でΔ１（ｆ）がＯより大きければ、次のステップ
Ｓ８へすすむ。

次のステップｓ８で、１（ｆ）を１゜にΔ１（ｆ）を１
丁に代入する。ステップｓ９からステップｓｌｌまでは
ステップｓ２からステップｓ４までの動作と同じであり
圧電体を周波数ｆで駆動して、電流値の変化量を計算す
る。ステップｓ１２では、周波数に対する変化量の極大
値つまり周波数ｆまでの（１−１吋）の極大値を意味す
る１丁とΔ１（ｆ）を比較し、Δ１（ｆ）力月Ｔより大
きければ、ステップｓ１３によりｆをΔｆだけ減少させ
、そして、ステップｓ２にもどり同様のことを繰り返す
。Δ１（ｆ）力月Ｔより小さければ、ステップｓ１４に
すすむ。この時点における駆動周波数が、総電流の振幅
値の変化量が減少し始める周波数である。ステップｓ１
４では、マイクロコンピュータ１から制御信号を切り換
え回路１３に出力し、読み込む電流を機械腕電流に切り
換える。次に、ステップｓ１５では、この時点の周波数
（総電流の振幅値の微分値が減少し始める周波数）にお
ける機械腕電流の位相ψ５を読み込む。つぎのステップ
１０ては、このψ（ｆ）にψ３を加えてψ５に代入する
。ψａの値は駆動点を特性の安定な高い周波数領域に移
動させるためのシフト量であり、第１の実施例と同様に
、その値の大きさは振動体のＱの値や駆動時の安定の度
合等によって決定する。ここまでのステップｓ１からス
テップｓ１６までが、総電流の振幅値の周波数に対する
変化量の絶対値が減少し始める周波数を検出して基準位
相を決定する部分である。次のステップｓ１７からステ
ップｓ２０までは、この決定された基準位相と検出され
た電流と電圧の位相を等しくするように駆動周波数を変
化させる部分であり、第１の実施例の第３図のフローチ
ャートのステップｓｌｌからステップｓ１４迄と同様で
ある。

以上のように、本実施例によれば、総電流の振幅値の周
波数に対する微分値の絶対値が減少し始める点を検出し
、安定でかつ最も低電圧で駆動可能となる基準位相を導
き、いっでも機械腕電流と印加電圧の位相をその基準位
相になるように駆動周波数を変化させることにより、負
荷や温度の変、　　−２４− 動に対して、常に安定な駆動をすることが出来る。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、圧電体に供給され
る電流（総電流）または機械腕電流を検出しその電流値
（振幅値、位相）に基ずき、所定の負荷や温度などの外
的条件のもとで、安定でかつ低電圧駆動を与える最適な
駆動周波数に対応する機械腕電流の基準位相を決定し、
駆動時の機械腕電流と印加電圧の位相をその基準位相に
なるように駆動周波数を変化させることにより、負荷や
温度などの変動に対して、いつでも安定で低電圧な駆動
を行うことができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例の超音波モータの
駆動装置のブロック図、第２図、第３図は第１の実施例
の動作を示すフローチャート、第４図は本発明における
第２の実施例の超音波モータの駆動装置のブロック図、
第５図、第６図は第２の実施例の動作を示すフローチャ
ート、第７図は機械腕電流検出回路と総電流検出回路の
実施例を示す回路図、第８図はＰＬＬ回路のブロック図
、第９図はフィルタの実施例の説明図、第１０図は円環
型超音波モータの切り欠き斜視図、第１１図は第１３図
の超音波モータに用いた圧電体の形状と電極構造を示す
平面図、第１２図は超音波モータの動作原理の説明図、
第１３図は超音波モータの等価回路図、第１４図は総電
流の周波数特性図、第１５図は機械腕電流の周波数特性
図、第１６図は超音波モータ駆動装置の従来例のブロッ
ク図、第１７図は圧電体に供給される電流の特性の負荷
変動を示す周波数特性図、第１８図は機械腕電流の特性
の負荷変動を示す周波数特性図である。 １・・・・・・マイクロコンピュータ、２・・・・−・
Ｄ／Ａコンバータ、３・・・・−・電圧制御発振器、４
・・・・・・移相回路、５．６・・・・・・電力増幅回
路、７・・・・・・超音波モータ、８・・・・・・機械
腕電流検出回路、９・・・・・・ピークホールダ、１０
・・−・−Ａ／Ｄコンバータ、１１・・−・・・位相検
出回路、１２・・・・・・総電流検出回路、１３・・・
・・・切り換え回路。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図 第３図 第５図 ５ＴＡＲＴ ｔ ＄！７期設文 δ２ 、Ｓ３ 工（チ、よ　　　　　　　　チーダ　１．５４　　　“
　　　　　　　　−５７１（ｆ〕→−１゜ −Ｉｏ＋△Ｉ（ｆ 、Ｓ乙 δＳ ΔＩ（チノ　０　　　− ．５８ １（チ」→　Ｉ。 ｓｑ　　Ｌ　　− ５Ｆで・ ５／θ Ｉ（ヂノン Ｎ チームチ　−ｊ 第６図 ０ト 滅　　　　　　　　　　　　　　綜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体と弾性
   体から構成される振動体に弾性波を励振することにより
   、前記振動体上に接触して設置された移動体を移動させ
   る超音波モータと、機械腕電流の振幅値を検出する機械
   腕電流振幅値検出手段と、前記機械腕電流の前記交流電
   圧に対する位相を検出する機械腕電流位相検出手段と、
   前記位相検出手段の出力が所定の基準位相と等しくなる
   ように前記交流電圧の周波数を変化させる周波数追尾手
   段と、上記電流振幅値検出手段の出力をもとに機械腕電
   流の振幅値の周波数に対する変化量を検出し、その変化
   量の絶対値が減少し始める周波数またはその周波数に所
   定量を加えた周波数の時の機械腕電流の位相を前記基準
   位相とする基準位相検出手段を備えたことを特徴とする
   超音波モータ駆動装置。
2. （２）基準位相検出手段として、圧電体に印加される交
   流電圧の周波数を高い方から低い方へ掃引することによ
   り機械腕電流振幅値検出手段の出力の周波数に対する変
   化量を計算し、その変化量の絶対値が減少し始める周波
   数またはその周波数に所定量を加えた周波数の時の機械
   腕電流の位相を基準位相とする特許請求の範囲第１項記
   載の超音波モータ駆動装置。
3. （３）圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体と弾性
   体から構成される振動体に弾性波を励振することにより
   、前記振動体上に接触して設置された移動体を移動させ
   る超音波モータと、前記圧電体に供給される電流の振幅
   値を検出する総電流振幅値検出手段と、機械腕電流の振
   幅値を検出する機械腕電流振幅値検出手段と、前記機械
   腕電流の前記交流電圧に対する位相を検出する機械腕電
   流位相検出手段と、前記機械腕電流位相検出手段の出力
   が所定の基準位相と等しくなるように前記交流電圧の周
   波数を変化させる周波数追尾手段と、上記総電流振幅値
   検出手段の出力をもとに総電流の振幅値の周波数に対す
   る変化量を検出し、反共振周波数より小さい周波数域に
   於て、その変化量の絶対値が減少し始める周波数または
   その周波数に所定量を加えた周波数の時の機械腕電流の
   位相を前記基準位相とする基準位相検出手段を備えたこ
   とを特徴とする超音波モータ駆動装置。
4. （４）基準位相検出手段として、圧電体に印加される交
   流電圧の周波数を高い方から低い方へ掃引することによ
   り、反共振周波数以下の周波数領域における総電流振幅
   値検出手段の出力の周波数に対する変化量を計算し、そ
   の変化量の絶対値が減少し始める周波数またはその周波
   数に所定量を加えた周波数の時の機械腕電流の位相を基
   準位相とする特許請求の範囲第３項記載の超音波モータ
   駆動装置。