JPH02214481A - 超音波モータの駆動装置 - Google Patents
超音波モータの駆動装置Info
- Publication number
- JPH02214481A JPH02214481A JP1031761A JP3176189A JPH02214481A JP H02214481 A JPH02214481 A JP H02214481A JP 1031761 A JP1031761 A JP 1031761A JP 3176189 A JP3176189 A JP 3176189A JP H02214481 A JPH02214481 A JP H02214481A
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- JP
- Japan
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- detection circuit
- current
- piezoelectric body
- phase difference
- circuit
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- 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、特に弾性体を励振させる圧電体を駆動する
超音波モータの駆動装置に関する。
タに係わり、特に弾性体を励振させる圧電体を駆動する
超音波モータの駆動装置に関する。
従来の技術
超音波モータの駆動装置は、動作条件および温度等の環
境の変化により駆動条件が変化しても駆動電圧の周波数
として常にステータの機械共振によって定まる周波数の
最適駆動周波数を追尾し、駆動効率の低下を防止し、安
定な回転状態を維持する機能が必要である。
境の変化により駆動条件が変化しても駆動電圧の周波数
として常にステータの機械共振によって定まる周波数の
最適駆動周波数を追尾し、駆動効率の低下を防止し、安
定な回転状態を維持する機能が必要である。
このような超音波モータの駆動装置として、圧電体に流
れる機械系振動に比例した電流を検出し、さらにこの電
流と圧電体に印加される電圧との位相差を検出し、回転
速度を安定にするために前記電流および位相差を一定に
保つように発振周波数を可変できる可変発振器（以下Ｖ
ＣＯと記す）と、この可変発振器の発振周波数で前記圧
電体を駆動させる駆動回路とで構成されているものが考
えられている。
れる機械系振動に比例した電流を検出し、さらにこの電
流と圧電体に印加される電圧との位相差を検出し、回転
速度を安定にするために前記電流および位相差を一定に
保つように発振周波数を可変できる可変発振器（以下Ｖ
ＣＯと記す）と、この可変発振器の発振周波数で前記圧
電体を駆動させる駆動回路とで構成されているものが考
えられている。
発明が解決しようとする課題
しかし、このような超音波モータの駆動装置においては
、モータに過負荷がかかると圧電体の機械系振動に比例
した電流と圧電体に印加される電圧との位相差を一定に
保つように発振周波数を可変するため、圧電体に過大の
入力が入り圧電体の発熱が過大となり、また圧電体の特
性劣化が生じる。
、モータに過負荷がかかると圧電体の機械系振動に比例
した電流と圧電体に印加される電圧との位相差を一定に
保つように発振周波数を可変するため、圧電体に過大の
入力が入り圧電体の発熱が過大となり、また圧電体の特
性劣化が生じる。
また、超音波モータの駆動は、ステータの共振特性の共
振点（電気入力が最大の点）よりも高い周波数にある反
共振点く電気入力が最小の点）近傍、もしくは反共振点
より高い周波数でモータを起動して最適駆動点へ周波数
をスィーブするのが望ましい。しかしながら、温度等の
環境の変化によりステータの共振特性もしくはｖＣＯの
温度変化によりモータ起動時の周波数が共振周波数に近
（なると、瞬間的に圧電体に過大の入力が入り圧電体の
破損が生じるという問題点があった。
振点（電気入力が最大の点）よりも高い周波数にある反
共振点く電気入力が最小の点）近傍、もしくは反共振点
より高い周波数でモータを起動して最適駆動点へ周波数
をスィーブするのが望ましい。しかしながら、温度等の
環境の変化によりステータの共振特性もしくはｖＣＯの
温度変化によりモータ起動時の周波数が共振周波数に近
（なると、瞬間的に圧電体に過大の入力が入り圧電体の
破損が生じるという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するもので、過負荷時やモ
ータ起動時の圧電体への電気入力を常に設定値以下に制
御することができる超音波モータの駆動装置を提供する
ものである。
ータ起動時の圧電体への電気入力を常に設定値以下に制
御することができる超音波モータの駆動装置を提供する
ものである。
課題を解決するための手段
このような従来の課題を解決するために本発明は、超音
波モータを構成する圧電体の機械系振動に比例した電流
を検出する電流検出回路と、前記圧電体に印加される電
圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路からの
、信号と前記電圧検出回路からの信号の位相差を検出す
る位相差検出回路と、この位相差検出回路の出力と前記
電流検出回路の出力により、前記圧電体に流れる機械系
振動に比例した電流と前記位相差をそれぞれ一定とする
よう発振周波数を可変とする可変発振器と、前記可変発
振器からの信号に基づいて前記圧電体に駆動用電圧を供
給する駆動回路とを備え、前記可変発振器の発振周波数
が圧電体の共振周波数を越えないよう前記位相差検出回
路の出力信号と位相下限値とを比較し、位相下限値を越
えると前記可変発振器の発振周波数を高いほうへ変化さ
せる位相制限回路、または前記電流検出回路の出力信号
と電流上限値とを比較し、電流上限値を越えると前記可
変発振器の発振周波数を高いほうへ変化させる電流制限
回路を設けたものである。
波モータを構成する圧電体の機械系振動に比例した電流
を検出する電流検出回路と、前記圧電体に印加される電
圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路からの
、信号と前記電圧検出回路からの信号の位相差を検出す
る位相差検出回路と、この位相差検出回路の出力と前記
電流検出回路の出力により、前記圧電体に流れる機械系
振動に比例した電流と前記位相差をそれぞれ一定とする
よう発振周波数を可変とする可変発振器と、前記可変発
振器からの信号に基づいて前記圧電体に駆動用電圧を供
給する駆動回路とを備え、前記可変発振器の発振周波数
が圧電体の共振周波数を越えないよう前記位相差検出回
路の出力信号と位相下限値とを比較し、位相下限値を越
えると前記可変発振器の発振周波数を高いほうへ変化さ
せる位相制限回路、または前記電流検出回路の出力信号
と電流上限値とを比較し、電流上限値を越えると前記可
変発振器の発振周波数を高いほうへ変化させる電流制限
回路を設けたものである。
作用
上記構成により本発明では、圧電体の機械系振動に比例
した電流と圧電体に印加される電圧との位相差レベルが
位相下限値を越えると可変発振器の発振周波数を高いほ
うへ変化させ、または・、圧電体の機械系振動に比例し
た電流の電流レベルが電流上限値を越えると可変発振器
の発振周波数を高いほうへ変化させる。
した電流と圧電体に印加される電圧との位相差レベルが
位相下限値を越えると可変発振器の発振周波数を高いほ
うへ変化させ、または・、圧電体の機械系振動に比例し
た電流の電流レベルが電流上限値を越えると可変発振器
の発振周波数を高いほうへ変化させる。
ここで、前記位相差レベルは、前記電流検出回路の出力
と圧電体に印加される電圧を検出する電圧検出回路の出
力との位相差を検出する位相差検出回路内の前記位相差
の積分値であり、前記電流レベルは、圧電体の機械系振
動に比例した電流を検出する電流検出回路の出力の積分
値である。
と圧電体に印加される電圧を検出する電圧検出回路の出
力との位相差を検出する位相差検出回路内の前記位相差
の積分値であり、前記電流レベルは、圧電体の機械系振
動に比例した電流を検出する電流検出回路の出力の積分
値である。
この位相差レベルおよび電流レベルは、超音波モータの
駆動周波数に対して第３図に示すような関係にあり、こ
の時の圧電体への電気入力は同図のようになっている。
駆動周波数に対して第３図に示すような関係にあり、こ
の時の圧電体への電気入力は同図のようになっている。
即ち、超音波モータの駆動周波数に対して位相下限値お
よび電流上限値を制限したい電気入力に応じて任意の値
に決定し、本発明の構成で発振周波数を変化させること
により圧電体への電気入力を常に設定値以下にするので
、過負荷時や起動時のモータ駆動を安定にすることがで
きる。
よび電流上限値を制限したい電気入力に応じて任意の値
に決定し、本発明の構成で発振周波数を変化させること
により圧電体への電気入力を常に設定値以下にするので
、過負荷時や起動時のモータ駆動を安定にすることがで
きる。
実施例
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の実施例における駆動装置の回路図であ
る。
る。
図において、１．２それぞれ超音波モータを構成する第
１の圧電体１と第２の圧電体２である。
１の圧電体１と第２の圧電体２である。
３５は圧電体２と、圧電体２に直列に接続された抵抗２
４と、一方の端子を前記圧電体２の抵抗２４との接続点
と反対側の端子２０ａに接続されたコンデンサ２６と、
前記コンデンサの他方の端子に一方の端子を接続し、も
う一方の端子を前記抵抗２４の圧電体２との接続点と反
対側の端子１９ａに接続された抵抗２５と、抵抗３０〜
３３と演算増幅器３４とで構成された差動増幅回路４２
とを備えており、圧電体に流れる機械振動に比例する電
流を検出する電流検出回路である。
４と、一方の端子を前記圧電体２の抵抗２４との接続点
と反対側の端子２０ａに接続されたコンデンサ２６と、
前記コンデンサの他方の端子に一方の端子を接続し、も
う一方の端子を前記抵抗２４の圧電体２との接続点と反
対側の端子１９ａに接続された抵抗２５と、抵抗３０〜
３３と演算増幅器３４とで構成された差動増幅回路４２
とを備えており、圧電体に流れる機械振動に比例する電
流を検出する電流検出回路である。
６３は位相制限回路であり、コンパレータ６２゜基準電
圧源６１より構成され、前記基準電圧源６１より位相差
検出回路３７の出力レベルが大きいとコンパレータ６２
の出力はＯｖ、逆に前記基準電圧源６１より前記位相差
検出回路３７の出力レベルが小さくなると前記コンパレ
ータ６２の出力は５ｖになるよう動作する。この時、基
準電圧源６１の基準電圧はあらかじめ設定した位相下限
値である。
圧源６１より構成され、前記基準電圧源６１より位相差
検出回路３７の出力レベルが大きいとコンパレータ６２
の出力はＯｖ、逆に前記基準電圧源６１より前記位相差
検出回路３７の出力レベルが小さくなると前記コンパレ
ータ６２の出力は５ｖになるよう動作する。この時、基
準電圧源６１の基準電圧はあらかじめ設定した位相下限
値である。
６６は電流制限回路であり、コンパレータ６５゜基準電
圧源６４より構成され、前記基準電圧源６４より電流レ
ベル検出回路５１の出力レベルが小さいとコンパレータ
６５の出力はＯＶ、逆に前記基準電圧源６４より前記電
流レベル検出回路５１の出力レベルが大きくなると前記
コンパレータ６５の出力は５ｖになるよう動作する。こ
の時、基準電圧源６４の基準電圧は、あらかじめ設定し
た電流上限値である。
圧源６４より構成され、前記基準電圧源６４より電流レ
ベル検出回路５１の出力レベルが小さいとコンパレータ
６５の出力はＯＶ、逆に前記基準電圧源６４より前記電
流レベル検出回路５１の出力レベルが大きくなると前記
コンパレータ６５の出力は５ｖになるよう動作する。こ
の時、基準電圧源６４の基準電圧は、あらかじめ設定し
た電流上限値である。
ここで、前記位相下限値および電流上限値は、第３図に
示す超音波モータの駆動周波数に対する位相差、電流レ
ベル、入力の関係から決定でき、例えば電気入力を７Ｗ
以下にしたいときは位相下限値は位相差８０度に相当す
る電圧４Ｖ（位相差０度をＯＶ、位相差１００度を５ｖ
とする）に設定し、電流上限値は同図より７．７ｖに設
定する。
示す超音波モータの駆動周波数に対する位相差、電流レ
ベル、入力の関係から決定でき、例えば電気入力を７Ｗ
以下にしたいときは位相下限値は位相差８０度に相当す
る電圧４Ｖ（位相差０度をＯＶ、位相差１００度を５ｖ
とする）に設定し、電流上限値は同図より７．７ｖに設
定する。
７０は加算回路であり、オペアンプおよび抵抗（図示せ
ず）より構成され誤差増幅器４３．誤差増幅器５６１位
相制限回路６３．電流制限回路６６のそれぞれの出力電
圧の加算をする。
ず）より構成され誤差増幅器４３．誤差増幅器５６１位
相制限回路６３．電流制限回路６６のそれぞれの出力電
圧の加算をする。
第２図は可変発振器４４ （ＶＣＯと称す）の発振周波
数可変特性であり、第１図のに点の電圧により第２図の
ような周波数変化をする。
数可変特性であり、第１図のに点の電圧により第２図の
ような周波数変化をする。
つぎに、第２図、第３図を用いて第１図の動作説明をす
る。
る。
第１図において、ＶＣＯ４４の出力を駆動回路２２を介
して９０度位相差で交流電圧を圧電体１および圧電体２
を含む端子２１ａ−２０ａ、端子１９ａ−２０ａに印加
すると、電流検出回路３５で圧電体の機械系振動に比例
した電流を検出し、電圧検出回路３６では圧電体に印加
した電圧を検出して、位相−足回路６７で前記電流検出
回路３５と電圧検出回路３６との位相差を一定にするよ
うに、また、電流−足回路６８で前記電流検出回路３５
の電流振幅を一定にするようにＶＣＯ４４を加算回路７
０を介して変化させている。
して９０度位相差で交流電圧を圧電体１および圧電体２
を含む端子２１ａ−２０ａ、端子１９ａ−２０ａに印加
すると、電流検出回路３５で圧電体の機械系振動に比例
した電流を検出し、電圧検出回路３６では圧電体に印加
した電圧を検出して、位相−足回路６７で前記電流検出
回路３５と電圧検出回路３６との位相差を一定にするよ
うに、また、電流−足回路６８で前記電流検出回路３５
の電流振幅を一定にするようにＶＣＯ４４を加算回路７
０を介して変化させている。
ここで、モータ駆動に過負荷などの異常が生じてないと
きは、位相制限回路６３および電流制限回路６６の出力
はそれぞれＯＶなの、で、位相−足回路６７と電流−足
回路６８の出力（Ｇ点とＨ点の電圧）の加算でＶＣＯ４
４を第２図の関係でコントロールする。
きは、位相制限回路６３および電流制限回路６６の出力
はそれぞれＯＶなの、で、位相−足回路６７と電流−足
回路６８の出力（Ｇ点とＨ点の電圧）の加算でＶＣＯ４
４を第２図の関係でコントロールする。
ところが、過負荷や起動時に圧電体に過大入力が入るな
どの異常が生じると位相差検出回路３７の出力レベルが
位相下限値を越えるか、または、電流検出レベル検出回
路５１の出力レベルが電流上限値を越えるため、位相制
限回路６３、または、電流制限回路６６の動作により１
点または１点に５Ｖが出力され、加算回路７０でのＧ、
Ｈ，Ｉ。
どの異常が生じると位相差検出回路３７の出力レベルが
位相下限値を越えるか、または、電流検出レベル検出回
路５１の出力レベルが電流上限値を越えるため、位相制
限回路６３、または、電流制限回路６６の動作により１
点または１点に５Ｖが出力され、加算回路７０でのＧ、
Ｈ，Ｉ。
Ｊ各点の電圧加算の結果は５Ｖを越え、第２図の関係に
よりＶＣＯ４４の発振周波数は瞬時に高（なるため、第
３図の関係により、圧電体への過大入力を瞬時に防止す
ることができる。
よりＶＣＯ４４の発振周波数は瞬時に高（なるため、第
３図の関係により、圧電体への過大入力を瞬時に防止す
ることができる。
発明の効果
以上のように本発明は、圧電体の機械系振動に比例した
電流と印加電圧との位相差が設定下限値を越えたか、ま
たは、圧電体の機械系振動に比例した電流が設定上限値
を越えたかによって、モータを駆動する発振周波数を瞬
時に高いほうへ変化させる位相制限回路、電流制限回路
を設けることにより、モータへの過負荷時や起動時の圧
電体への異常入力を防止し、特性劣化の少ないモータの
提供、かつ、安定したモータ駆動を得ることができる。
電流と印加電圧との位相差が設定下限値を越えたか、ま
たは、圧電体の機械系振動に比例した電流が設定上限値
を越えたかによって、モータを駆動する発振周波数を瞬
時に高いほうへ変化させる位相制限回路、電流制限回路
を設けることにより、モータへの過負荷時や起動時の圧
電体への異常入力を防止し、特性劣化の少ないモータの
提供、かつ、安定したモータ駆動を得ることができる。
第１図は本発明の実施例における超音波モータの駆動装
置のブロック図、第２図はｖＣＯの発振周波数可変特性
図、第３図は超音波モータの駆動周波数に対する圧電体
の機械系振動に比例する電流と電圧の位相差、電流振幅
、入力の関係を示す図である。 １．２・・・・・・圧電体、２２・・・・・・駆動回路
、３５・・・・・・電流検出回路、３６・・・・・・電
圧検出回路、４４・・・・・・可変発振器（ＶＣＯ）
、６３・・・・・・位相制限回路、６６・・・・・・電
流制限回路、６７・・・・・・位相一定回路、６８・・
・・・・電流一定回路、７０・・・・・・加算回路。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名区 坂藁優−￥
置のブロック図、第２図はｖＣＯの発振周波数可変特性
図、第３図は超音波モータの駆動周波数に対する圧電体
の機械系振動に比例する電流と電圧の位相差、電流振幅
、入力の関係を示す図である。 １．２・・・・・・圧電体、２２・・・・・・駆動回路
、３５・・・・・・電流検出回路、３６・・・・・・電
圧検出回路、４４・・・・・・可変発振器（ＶＣＯ）
、６３・・・・・・位相制限回路、６６・・・・・・電
流制限回路、６７・・・・・・位相一定回路、６８・・
・・・・電流一定回路、７０・・・・・・加算回路。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名区 坂藁優−￥
Claims (2)
- （１） 超音波モータを構成する圧電体の機械系振動に
比例した電流を検出する電流検出回路と、前記圧電体に
印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検
出回路からの信号と前記電圧検出回路からの信号の位相
差を検出する位相差検出回路と、この位相差検出回路の
出力と前記電流検出回路の出力により、前記圧電体に流
れる機械系振動に比例した電流と前記位相差をそれぞれ
一定とするよう発振周波数を可変とする可変発振器と、
前記可変発振器からの信号に基づいて前記圧電体に駆動
用電圧を供給する駆動回路とを備え、前記可変発振器の
発振周波数が圧電体の共振周波数を越えないよう前記位
相差検出回路の出力信号と位相下限値とを比較し、位相
下限値を越えると前記可変発振器の発振周波数を高いほ
うへ変化させる位相制限回路を設けた超音波モータの駆
動装置。 - （２） 超音波モータを構成する圧電体の機械系振動に
比例した電流を検出する電流検出回路と、前記圧電体に
印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検
出回路からの信号と前記電圧検出回路からの信号の位相
差を検出する位相差検出回路と、この位相差検出回路の
出力と前記電流検出回路の出力により、前記圧電体に流
れる機械系振動に比例した電流と前記位相差をそれぞれ
一定とするよう発振周波数を可変とする可変発振器と、
前記可変発振器からの信号に基づいて前記圧電体に駆動
用電圧を供給する駆動回路とを備え、前記可変発振器の
発振周波数が圧電体の共振周波数を越えないよう前記電
流検出回路の出力信号と電流上限値とを比較し、電流上
限値を越えると前記可変発振器の発振周波数を高いほう
へ変化させる電流制限回路を設けた超音波モータの駆動
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031761A JPH02214481A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 超音波モータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031761A JPH02214481A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 超音波モータの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02214481A true JPH02214481A (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=12340014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1031761A Pending JPH02214481A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 超音波モータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02214481A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622869A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ駆動装置 |
| JPS6323572A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-30 | Canon Inc | 振動波モーター装置 |
| JPS6356178A (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ駆動方法 |
| JPS63209482A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-31 | Canon Inc | 振動型駆動装置用制御回路 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP1031761A patent/JPH02214481A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622869A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ駆動装置 |
| JPS6323572A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-30 | Canon Inc | 振動波モーター装置 |
| JPS6356178A (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ駆動方法 |
| JPS63209482A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-31 | Canon Inc | 振動型駆動装置用制御回路 |
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