JPH0315281A - 超音波モーター - 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】 本発明は、超音波振動を利用した表面波モー夕に関する
ものである． 第ｌ図に示すような表面波モータの圧電体ｌに周波電圧
を印加する為の配線方法は種々考えられる． 本発明は、配線によって表面波モータの振動特性に悪影
響を与えないように、また配線を容易に行えるように工
夫した表面波モータを提供することを目的とする． 本発明の実施舊を第１図にもとづいて説明する． 第１図（ａ）は表面波モータの一例を示すものであり、
図においてｌはＰＺＴなどのリング状圧電体であり，銀
等からなるリング状電極２は、リング状圧電体ｌの一方
の面全体にコート（被覆）されている．リンク状圧電体
ｌの他方の面には銀等から虞るセグメント電極群３がコ
ートされている．セグメント電極群３はｌ６個のセグメ
ント電極３ａ〜３ｐから戒る．そのうち、セグメント電
極３ａは円周方向に有しており、セグメント電極３ｂは
円周方向にと１８０”ずれている．セグメント電極３ｃ
〜セグメント電極３ａと３ｂとの間の一方側にある。一
方，セグメント電極３１〜３ｐは各々３ｂとの間の他方
側にある． ３ｊ〜３Ｐの各々か対向しているリング状圧電体ｌの各
領域は，隣接する領域と分極方向か異なる様に分極され
ている．例えば、リング状圧電体ｌはセグメント電極３
ｃの接触している領域とセグメント電極３ｄの接触して
いる領域とが分極方向を逆にしている．図において○と
■はそれぞれ分極方向か逆であることを示してい交流印
加用電極であり、互に導電性ペースト４ａにより接続さ
れ、これらには入力端子Ｒから人力交流電圧か印加され
る．セグメント電極３ｊ〜３ｐも駆動交流印加用電極で
あり，同様にペースト４ｂにより接続され，入力端子Ｌ
かクメント電極３ａは、リング状圧電体ｌの裏面のリン
グ電極２とリング状圧電体ｌの外周端に設けられた導電
ペースト４ｃにより接続されている．セグメント電極３
ａには接地端子Ｇより接地電位が印加される．すなわち
、このセグメント電極３ａはリング電極２の引き出し電
極としての働きをしているにすぎない．またセグメント
電極３ｂは、セグメント電極群３の作製工程で単に形成
されたにすぎず、作用を何ら果していない．リング状圧
電体ｌはリング電極２の側に接着剤５により、黄銅等か
ら或る弾性体のリング６が固着されている．ロータ７は
弾性体のリング６に対して或る接触圧で当接されている
． 第２図は本発明の別の実施例を示すものである．第１図
のセグメント電極３ｂに対応する部分に第２図の実施例
では端子Ｓが設けてある点と，このセグメント電極３ｂ
に対向するリング状圧電体ｌの領域も第２実施例では分
極させてある点とにおいてのみ第２図のものは第１図の
ものと異なり、第２図の実施例の他の構造は第１図のも
のと同一である． 第２図においても、このセグメント電極３ｂは入力交流
電圧か印加されない電極てあるので，モータか駆動し，
リング状圧電体ｌに屈曲振動が生ずると、セグメント電
極３ｂにはこの屈曲振動に応じた交流が現われる。この
現象は、圧電体は交流を印加されると振動を生ずると共
に、逆に振動を与えられると交流を生ずるという性質に
よるものである． 第３図は、第２図の表面波モータの回転制御回路である
．回転制御回路は制御可能な発振器８．９０”位相移相
器９、アンプ１０ａ，ｊｏｂ、インダクタンスｌｌａ，
ｌｌｂ，第２図に示す超音波モータ１２．バンドパスフ
ィルタ１３，発振制御器ｌ４より構威されている．発振
器８からある周波数の正弦波か出力され、アンブｌｏａ
と９０”位相移相器９に入力される．９０゜位相移相器
９の出力はアンブ１０ｂに入力される．アンプ１０ａ，
１０ｂは互いに９０°位相のずれた交流電圧を整合用イ
ンダクタンスｌｌａ，ｌｌｂを介して端子Ｒ，Ｌから表
面波モータｌ２に印加する．表面波モータの回転状態は
セグメント電極２３に接続した端子Ｓより交流電圧の大
きさで出力され，ハントバスフィルタ１３に入力する．
第５図を参照して後述するようにバントパスフィルタｌ
３で不用な信号か除去され、回転を制御するのに有用な
信号のみが発振制御器ｌ４に入力され、制御可能な発振
器８にフィードバックされる． 第４図は第２図の表面波モータへの入力周波数ｆの時の
表面波モータの回転数をＮとし、その時表面波モータの
振動検出用セグメント電極３ｂの端子Ｓに出力される電
圧を検出し、その検出電圧（例えば実効値）をＶとした
時の関係を示す特性曲線図である．図において、ある外
的条件の下での入力周波数に対するモータ回転数Ｎ１の
特性および検出電圧ｖｌの特性は図のようになり，とも
に最適入力周波数ｆ，で最大となる．また、外的条件が
変化した時入力周波数に対するモータ回転数特性および
検出電圧特性はＮ．，Ｖ，となり、この時最適入力周波
数ｆ，に対してＮ　ｔ　，　Ｖ　＊は最大となっている
．この様に、ある外的条件において，モータ回転数のピ
ークを与える周波数と検出電圧のピークを与える周波数
とはほぼ一致することが実験的に見出された．今，外的
条件の変化にも拘らず、入力周波数が依然として，例え
ばｆ．に保持されると、モータ回転ｆｉＮも検出電圧Ｖ
も大きく低下することになる．＋こて．本発明では第３
図の回路図に示す如く，表面波モータのセグメント電極
３ｂの端子Ｓからの出力電圧（すなわち上記検出電圧）
に応じて，発振制御器ｌ４か発振器７を制御して，常に
その時の外的条件の最適値（例えばｆｔ）に発振周波数
すなわち表面波モータへの入力周波数を制御する．こう
すれば表面波モータにおけるリング状圧電体と弾性体と
の間の共振周波数が、外乱の影響で変化しても常に最適
の周波数が発振器８より出力され，したかって表面波モ
ータの回耘は、最適に保たれる． 一方，表面波モータのセグメント電極３ｂに接続された
端子Ｓからの検出電圧Ｖは、前述した如〈モータ回転数
Ｎの最大値を８えるモータへの入力周波数において最大
値をとると共に、第５図に示すようにそこからかなり離
れた周波数ｆ：ｌにおいて小さなピークを呈する場合が
ある．そこで、ｉ３図の制御回路においてはバンドバス
フィルタｌ３をモータ側出力端子Ｓと発振制御回路ｌ４
との間に設けて、モータ回転数Ｎの最大値を与える周波
数帯域，例えば第４図の周波数ｆ．〜ｆ２付近を通し、
上述の周波数ｆユを含む如きそれ以外の周波数帯域をカ
ットするようにしてある． 尚第２図の実施例では、振動検出用のセグメント電極３
ｂを、リング状圧電体ｌの最内周から最外周まで分布さ
せたが、本発明の振動検出用セグメント’＋４極の設置
はこれに限るものでなく、圧電体の振動を検出できる箇
所であれば任意の位置でよい．例えば、第６図の如く、
電極３ｂをリング状圧電体の外周部のみにコートしても
よい．また、娠動検出用の電極は，セグメント電極３ｂ
を用いる必要はなく，例えば，第６図の電極３ａを半径
方向に分割し第７図の様に互に絶縁した二つの１ｌｔ極
３０ａと３０ｂとを形威し，この内周側電極３０ａを導
電性ペースト４ｃによりリング状電極２と接続し，かつ
接地端子Ｇと接続してリング状電極の引出し電極として
使用し、また外周側電極３０ｂに端子Ｓを接続し振動検
出用電極とする．同様にセグメント電８ｉ３ｃ〜３ｐの
いずれかを分割し駆動交流印加用′１！極と振動検出用
電極とを作成することもできる． 振動検出用電極を第６図や第７図の如くリンク状圧電体
の外周側に設けた場合の利点を以下に述べる． 弾性体がたとえば第２図のようなリング状であると，そ
のリングの内側と、外側ではその共振周波数は異なる．
また、表面波モータ、具体的にはロータを駆動する表面
波はリングの外側に集中する．したがって、モニタ電圧
としては，圧電体のリング外周の振動を検出したもので
あることが望ましい．そこで振動検出用セグメント電極
をリン″グ状圧電体の外周部にのみコートすることによ
り、リング状圧電体の外周部での振動を検出できる． 上述の実施例では，セグメント電極群３の一部に振動検
出用セグメント電極を設け，この振動検出用電極とこれ
に圧電体ｌをはさんで対向したリング状電極２との間か
ら振動検出信号を取出したか、本発明はこれに限るもの
でなく、例えば、リング状電極Ｚの小部分を残部から絶
縁し、この小部分を振動検出用電極とし、他方この振動
検出用電極に圧電体ｌをはさんで対向したセグメント電
極群３の部分を他から絶縁し、この部分を振動検出用電
極の対向電極とし、この振動検出用電極と対向電極とか
ら振動検出信号を取出すこともできる．もちろんこの対
向電極か、交流電圧が印加されないセグメント電極３ａ
又は３ｂに該当する場合には、この電極３ａ又は３ｂを
そのまま対向電極として使用できる． 上述の例では振動を検出する一対の電極として圧電体を
挟んで対向した振動検出用電極と対向電極とを用いたか
、この一対の電極を共にリシグ状電極２の側にもしくは
セグメント電極群３側に設けることもできる．具体的に
は、例えば他から絶縁した一対の隣接電極を共に圧電体
の同一分極領域内に位置するように圧電体のいずれか一
方の面に設ければ良い． 以上のように本発明によれば、圧電体の側面部分を介し
て共通電極と第三電極とを導′屯性塗布材により電気的
に接続したので、圧電体に周波電圧を印加する配線部材
の全てを、圧電体の同一面に配設された第一〜第三電極
から引き出すことができ，その配線の作業性を向上でき
る．例えば、無理して共通電極の配線部材を弾性体もし
くは圧電体と弾性体との間から引き出そうとすると、配
線の為の半田付けが困難であったり、あるいは半田付け
に替えて配線部材を弾性体に直接ねじ付けするようなこ
とをしなければならず，配線作業に非常に困難を伴うと
共に表面波モータの性能にも影響を８え兼ねない状況と
なるが、本発明の如く共通電極と第三電極とを電気的に
導通させれば，上述の問題点を容易に解決でき、表面波
モータの性能に悪影響を与えることなく、簡単に配線で
きる効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は表面波モータを示すものであり、第１図（ａ）
はそのｖ面図、第１図（ｂ）はその正面図， 第２図は本発明の一実施例の表面波モータの平面図、 第３図は第２図の表面波モータの回転制御回路を示す図
、 第４図は異なった外的条件における表面波モータへの人
力周波数に対するモータ回転数および第２図端子からの
検出電圧との関係を示す特性曲線図、 第５図は入力周波数に対するモータ回転数および検出電
圧の関係を示す特性曲線にピークか複数個現われる場合
を示す図、 第６図は本発明による表面波モータの別の実施例を示す
平面図、 第７図は本発明による表面波モータのさらに別の実施例
を示す平面図である． （主要部分の符号の説明〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弾性体と、該弾性体を励振させる為の圧電体とを備
   えた超音波振動を利用した表面波モータにおいて、 前記圧電体と前記弾性体とに挟まれる前記圧電体の裏面
   に配置され、前記圧電体の裏面を同電位とする共通電極
   と、 前記共通電極とは反対側の圧電体表面に配置され、第一
   周波電圧及び該第一周波電圧と位相の異なる第二周波電
   圧が夫々、印加される第一電極及び第二電極と、 前記圧電体表面に配置され、前記第一及び第二電極から
   電気的に絶縁された第三電極と、前記共通電極と前記第
   三電極とに電気的に接続されると共に前記圧電体の表面
   と裏面と前記第一、第二電極及び第三電極に接続される
   各々の配線部材とを備え、 前記配線部材に前記第一、第二周波電圧を印加すること
   で前記弾性体を励振させ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。 ２、前記第三電極は、３／４λの大きさの電極である（
   但し、λは前記超音波振動により前記圧電体に発生した
   表面波の一波長）ことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の超音波振動を利用した表面波モータ。 ３、前記第三電極は、λ／４の大きさの電極である（但
   し、λは前記超音波振動により前記圧電体に発生した表
   面波の一波長）ことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の超音波振動を利用した表面波モータ。