JPH03215176A - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents
超音波モータの駆動回路Info
- Publication number
- JPH03215176A JPH03215176A JP2010241A JP1024190A JPH03215176A JP H03215176 A JPH03215176 A JP H03215176A JP 2010241 A JP2010241 A JP 2010241A JP 1024190 A JP1024190 A JP 1024190A JP H03215176 A JPH03215176 A JP H03215176A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- inductance
- current
- resonant circuit
- capacitance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、超音波モータの駆動回路、詳しくは直流の
単電源による駆動が可能な超音波モータの駆動回路に関
するものである。
単電源による駆動が可能な超音波モータの駆動回路に関
するものである。
［従来の技術］
周知のように、超音波モータ（以下ＵＳＭという）は、
従来使用されてきた電磁型の直流モータに比べ、低速駆
動ができて高トルクが得られるという特徴をもっている
ため、。このＵＳＭを使用してダイレクト駆動を行うと
、直流モータの場合には必要であった減速機構が不要と
なって、従来の直流モータを用いた場合よりも機構を簡
単なものにすることができる。しかも、減速機構を用い
ないため、同機構中のギャー等による摩擦音の発生が無
くなり低騒音で、また占有空間も少なくて済むという長
所もある。
従来使用されてきた電磁型の直流モータに比べ、低速駆
動ができて高トルクが得られるという特徴をもっている
ため、。このＵＳＭを使用してダイレクト駆動を行うと
、直流モータの場合には必要であった減速機構が不要と
なって、従来の直流モータを用いた場合よりも機構を簡
単なものにすることができる。しかも、減速機構を用い
ないため、同機構中のギャー等による摩擦音の発生が無
くなり低騒音で、また占有空間も少なくて済むという長
所もある。
しかしながら、直流モータの場合には単純に、その両端
に直流電源を接続するだけで駆動することができたのに
対し、ＵＳＭの場合には周波数が２０ＫＨｚ以上の交流
電圧を印加しなければ駆動させることができない。この
ため、モータ駆動回路が複雑な構成となり回路規模も大
きくなって駆動回路の占める空間が大きくなるという欠
点を伴つＯ そこで、この欠点を除去するために直流の単電源による
駆動を可能にした振動波モータが特開昭５９−９６８８
２号公報によって提案されている。
に直流電源を接続するだけで駆動することができたのに
対し、ＵＳＭの場合には周波数が２０ＫＨｚ以上の交流
電圧を印加しなければ駆動させることができない。この
ため、モータ駆動回路が複雑な構成となり回路規模も大
きくなって駆動回路の占める空間が大きくなるという欠
点を伴つＯ そこで、この欠点を除去するために直流の単電源による
駆動を可能にした振動波モータが特開昭５９−９６８８
２号公報によって提案されている。
この振動波モータは、位相差的に配列した複数の電歪素
子群の振動体相互間および素子群と振動体間を電気的に
絶縁することにより、直流の単一電源によるプッシュブ
ル回路での駆動が行えるようにしたものである。
子群の振動体相互間および素子群と振動体間を電気的に
絶縁することにより、直流の単一電源によるプッシュブ
ル回路での駆動が行えるようにしたものである。
［発明か解決しようとする課題］
ところか、上記特開昭５９−９６８８２号公報によって
提案された振動波モータは、直流単電源による駆動が行
えるもの＼、モータの構造が従来のＵＳＭの構造よりも
複雑になるため、製造および組立工程が増加し、ＵＳＭ
自体のコストが高くなるという問題点かある。
提案された振動波モータは、直流単電源による駆動が行
えるもの＼、モータの構造が従来のＵＳＭの構造よりも
複雑になるため、製造および組立工程が増加し、ＵＳＭ
自体のコストが高くなるという問題点かある。
従って、本発明の目的は、従来のＵＳＭの構造を変える
ことなく、直流単電源による駆動か行えるようにした超
音波モータの駆動回路を提供するにある。
ことなく、直流単電源による駆動か行えるようにした超
音波モータの駆動回路を提供するにある。
［課題を解決するための手段および作用コ本発明による
超音波モータの駆動回路は、超音波モータの圧電素子と
並列共振回路もしくは直列共振回路を構成するように接
続されたインダクタンスと、 上記圧電素子と並列共振回路もしくは直列共振回路を構
成するように接続されたスイッチング素子と、上記イン
ダクタンス、スイッチング素子および圧電素子により構
成された直列共振回路もしくは並列共振回路に接続され
る直流電源と、上記スイッチング素子を周期的にオン・
オフして上記圧電素子に周波信号を入力させる信号発生
器と、を具備したことを特徴とする。
超音波モータの駆動回路は、超音波モータの圧電素子と
並列共振回路もしくは直列共振回路を構成するように接
続されたインダクタンスと、 上記圧電素子と並列共振回路もしくは直列共振回路を構
成するように接続されたスイッチング素子と、上記イン
ダクタンス、スイッチング素子および圧電素子により構
成された直列共振回路もしくは並列共振回路に接続され
る直流電源と、上記スイッチング素子を周期的にオン・
オフして上記圧電素子に周波信号を入力させる信号発生
器と、を具備したことを特徴とする。
即ち、ＵＳＭの圧電素子のキャパシタンスとインダクタ
ンスとで共振回路を形成するように接続すると共に、Ｕ
ＳＭと直列あるいは並列にスイッチング素子を接続し、
この回路の両端に直流単電源を接続して、ＵＳＭを駆動
する場合には信号発生器の信号をスイッチング素子に加
えるようにしたものである。
ンスとで共振回路を形成するように接続すると共に、Ｕ
ＳＭと直列あるいは並列にスイッチング素子を接続し、
この回路の両端に直流単電源を接続して、ＵＳＭを駆動
する場合には信号発生器の信号をスイッチング素子に加
えるようにしたものである。
［実 施 例］
以下、図示の実施例により本発明を説明する。
第１図は、本発明の第１実施例を示す超音波モータの駆
動回路である。なお、本実施例は２相のＵＳＭＩに本発
明を適用した場合について説明する。
動回路である。なお、本実施例は２相のＵＳＭＩに本発
明を適用した場合について説明する。
第１図において、ＵＳＭＩの圧電素子ＩＡに周波信号を
入力させる信号発生器は、発振器２と２つのＤタイプの
フリップフロツブ回路３，４からなるジョンソンカウン
タとて構成されている。上記発振器２は、ＵＳＭＩの駆
動周波数ｆ。の４倍の周波数のクロックバルスＣＬＫ
（第２図参照）を発生し、これを次段のフリツブフロツ
プ回路３ ４に入力する。すると、このバルスＣＬＫは
ンヨンソンカウンタにより、第２図に示すような９０″
位相のずれているデューテイサイクル５００ｏの出力信
号ＱＡ，ＱＢとなる。
入力させる信号発生器は、発振器２と２つのＤタイプの
フリップフロツブ回路３，４からなるジョンソンカウン
タとて構成されている。上記発振器２は、ＵＳＭＩの駆
動周波数ｆ。の４倍の周波数のクロックバルスＣＬＫ
（第２図参照）を発生し、これを次段のフリツブフロツ
プ回路３ ４に入力する。すると、このバルスＣＬＫは
ンヨンソンカウンタにより、第２図に示すような９０″
位相のずれているデューテイサイクル５００ｏの出力信
号ＱＡ，ＱＢとなる。
この出力信号ＱＡ，ＱＢをバッファ５，６をそれぞれ介
してトランジスタで構成されたスイッチング素子７．８
にそれぞれ入力し、同スイッチング素子７．８をオン，
オフさせる。即ち、出力信号ＱＡまたはＱＢが″Ｈ′の
ときには、スイッチング素子７または８がオンし、“Ｌ
１のときにはオフとなる。
してトランジスタで構成されたスイッチング素子７．８
にそれぞれ入力し、同スイッチング素子７．８をオン，
オフさせる。即ち、出力信号ＱＡまたはＱＢが″Ｈ′の
ときには、スイッチング素子７または８がオンし、“Ｌ
１のときにはオフとなる。
一方、ＵＳＭＩは２相なので、その圧電素子ＩＡには片
側に２つの電極１ａ，ｌｂがあり、もう片側には共通電
極ＩＣが配設されている。この圧電素子ＩＡに対して図
のように、並列にインダクタンスＬｏが電極１ａ，ｌｃ
問およびｌｂ，ｌｃ間にそれぞれ接続され、更にこのイ
ンダクタンスＬｏに上記スイッチング素子７，８がそれ
ぞれ直列に接続される。そして、上記圧電素子ＩＡ，イ
ンダクタンスＬｏ，スイッチング素子７．８の回路に直
流電源Ｅ。か接続される。
側に２つの電極１ａ，ｌｂがあり、もう片側には共通電
極ＩＣが配設されている。この圧電素子ＩＡに対して図
のように、並列にインダクタンスＬｏが電極１ａ，ｌｃ
問およびｌｂ，ｌｃ間にそれぞれ接続され、更にこのイ
ンダクタンスＬｏに上記スイッチング素子７，８がそれ
ぞれ直列に接続される。そして、上記圧電素子ＩＡ，イ
ンダクタンスＬｏ，スイッチング素子７．８の回路に直
流電源Ｅ。か接続される。
このように構成された駆動回路において、今、電極１ａ
がわのＡ柑についてだけ考えると、第３図に示すような
回路になる。この回路に示す如く、ＵＳＭＩの圧電素子
１ＡのキャパシタンスをＣｏとすると、上記インダクタ
ンスし。
がわのＡ柑についてだけ考えると、第３図に示すような
回路になる。この回路に示す如く、ＵＳＭＩの圧電素子
１ＡのキャパシタンスをＣｏとすると、上記インダクタ
ンスし。
たすように設定されている。
は次の式を満
即ち、インダクタンスＬｏとキャパシタンスｃｏで並列
共振回路を構成している。ここで、上記スイッチング素
子７をオンまたはオフさせると、図の矢印で示す向きに
電流■ または１ｏｐｒ”が流れＯＮ る。つまり、スイッチング素子７がオンのときにはキャ
バシタンスＣ から電荷ＩＯＮがスイッチン０ グ素子７を通じて流れ、オフのときにはインダクタンス
Ｌ から電流！ＯＦＦがキャバシタンスＣｏ０ に流れ込む。このスイッチング素子７のオンーオフの動
作を上記出力信号ＱＢによって行うと、オン・オフの繰
り返し周波数がｆｏだとインダクタンスＬ を流れる電
流ＩＯＦＦはスイッチング素子０ ７がオンするタイミングよりも９０°遅れ、またキャパ
シタンスＣ から流れる電流１０Ｎはスイッ０ チング素子７かオンするタイミングよりも９０″進む。
共振回路を構成している。ここで、上記スイッチング素
子７をオンまたはオフさせると、図の矢印で示す向きに
電流■ または１ｏｐｒ”が流れＯＮ る。つまり、スイッチング素子７がオンのときにはキャ
バシタンスＣ から電荷ＩＯＮがスイッチン０ グ素子７を通じて流れ、オフのときにはインダクタンス
Ｌ から電流！ＯＦＦがキャバシタンスＣｏ０ に流れ込む。このスイッチング素子７のオンーオフの動
作を上記出力信号ＱＢによって行うと、オン・オフの繰
り返し周波数がｆｏだとインダクタンスＬ を流れる電
流ＩＯＦＦはスイッチング素子０ ７がオンするタイミングよりも９０°遅れ、またキャパ
シタンスＣ から流れる電流１０Ｎはスイッ０ チング素子７かオンするタイミングよりも９０″進む。
このことは周波数ｆ。では電流がインダクタンスＬｏと
キャパシタンスｃｏの間を交互に行き来し、直流電源Ｅ
。はこのＬ。とＣ。の並列回路の電流の往復で失われた
電流を補充する形で電流を流すことになる。しかし、イ
ンダクタンスＬｏとキャパシタンスｃｏは周波数ｆｏに
おいて共振状態となるので、失われる電力は最小となり
、最も効率良く圧電素子ＩＡに交流電圧が印加されるこ
とになる。
キャパシタンスｃｏの間を交互に行き来し、直流電源Ｅ
。はこのＬ。とＣ。の並列回路の電流の往復で失われた
電流を補充する形で電流を流すことになる。しかし、イ
ンダクタンスＬｏとキャパシタンスｃｏは周波数ｆｏに
おいて共振状態となるので、失われる電力は最小となり
、最も効率良く圧電素子ＩＡに交流電圧が印加されるこ
とになる。
また、以上の動作は電極１ｂがわのＢ相についても同様
に行われる。ただし、この場合にはスイッチング素子８
により制御される。従って、本実施例の駆動回路によれ
ば、ＵＳＭＩのＡ相とＢ相には９０″位相のずれた交流
電圧が印加され、最も効率の良い状態でＵＳＭＩか動作
することになる。
に行われる。ただし、この場合にはスイッチング素子８
により制御される。従って、本実施例の駆動回路によれ
ば、ＵＳＭＩのＡ相とＢ相には９０″位相のずれた交流
電圧が印加され、最も効率の良い状態でＵＳＭＩか動作
することになる。
第４図は、本発明の第２実施例を示したものである。こ
の２実施例の駆動回路はスイッチング素子７，８を圧電
素子１Ａに対して、それそれ並列に、またインダクタン
スし。を直列に接続した点か上記第１実施例の駆動回路
と相違しているだけで、その他の構成は上記第１実施例
の回路と全く同様に構成されている。
の２実施例の駆動回路はスイッチング素子７，８を圧電
素子１Ａに対して、それそれ並列に、またインダクタン
スし。を直列に接続した点か上記第１実施例の駆動回路
と相違しているだけで、その他の構成は上記第１実施例
の回路と全く同様に構成されている。
このように接続した第２実施例の駆動回路においては、
第５図に電極１ａがわのＡ相だけについての回路を示す
ように、スイッチング素子７をオンすると、キャバシタ
ンスＣ の電荷ｌＯＮはスイ０ ッチング素子７を通じて放電し、スイッチング素子７か
オフするとインダクタンスＬｏを通ってキャパシタンス
Ｃ に電流ｌＯＦＦが流れ込む。この０ オンーオフのスイッチング動作を前記出力信号ＱＢによ
って行わせる。即ち、周波数ｆｏでオン・オフを繰り返
すと、インダクタンスし。を流れる電流には９０″の位
相遅れが発生し、逆にキヤパンタンスｃｏを流れる電流
には９０°の位相進みか発生する。すると、前記第１実
施例でも説明したように、電流がインダクタンスＬＤと
キャパシタシスＣ 間を交互に行き来し、直流電源Ｅ。
第５図に電極１ａがわのＡ相だけについての回路を示す
ように、スイッチング素子７をオンすると、キャバシタ
ンスＣ の電荷ｌＯＮはスイ０ ッチング素子７を通じて放電し、スイッチング素子７か
オフするとインダクタンスＬｏを通ってキャパシタンス
Ｃ に電流ｌＯＦＦが流れ込む。この０ オンーオフのスイッチング動作を前記出力信号ＱＢによ
って行わせる。即ち、周波数ｆｏでオン・オフを繰り返
すと、インダクタンスし。を流れる電流には９０″の位
相遅れが発生し、逆にキヤパンタンスｃｏを流れる電流
には９０°の位相進みか発生する。すると、前記第１実
施例でも説明したように、電流がインダクタンスＬＤと
キャパシタシスＣ 間を交互に行き来し、直流電源Ｅ。
０
は、この電流の往復で失われた電流を補充する働きをす
るか、インダクタンスＬｏとキャバンタンスｃｏとは周
波数ｆｏにおいて共振状態となっているため、電流の損
失は最小となり最も効率良く圧電素子ＩＡに交流電圧が
印加される。
るか、インダクタンスＬｏとキャバンタンスｃｏとは周
波数ｆｏにおいて共振状態となっているため、電流の損
失は最小となり最も効率良く圧電素子ＩＡに交流電圧が
印加される。
このように上記第２実施例においてもＵＳＭＩのＡ相の
Ｂ相には９０°位相のずれた交流電圧が印加され、最も
効率の良い状態でＵＳＭを動作させることができる。
Ｂ相には９０°位相のずれた交流電圧が印加され、最も
効率の良い状態でＵＳＭを動作させることができる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、従来のもののように
ＵＳＭの構造を複雑にすることなしに、直流電源による
駆動が可能となる。そのため、ＵＳＭの相数が多いもの
であっても、また複数のＵＳＭを駆動する場合であって
も駆動回路か複雑にならず、またその回路規模も小さく
て済むという顕著な効果を発揮する。
ＵＳＭの構造を複雑にすることなしに、直流電源による
駆動が可能となる。そのため、ＵＳＭの相数が多いもの
であっても、また複数のＵＳＭを駆動する場合であって
も駆動回路か複雑にならず、またその回路規模も小さく
て済むという顕著な効果を発揮する。
第１図は、本発明の第１実施例を示す超音波モータの駆
動回路の電気回路線図、 第２図は、上記第１実施例の駆動回路における夕ロック
バルスＣＬＫと出力信号ＱＡ，ＱＢのタイムチャート、 第３図は、上記第１実施例の駆動回路の動作を説明する
ための電気回路線図、 第４図は、本発明の第２実施例を示す超音波モータの駆
動回路の電気回路線図、 第５図は、上記第２実施例の駆動回路の動作を説明する
ための電気回路線図である。 １・・・・・・・・・・・・超音波モータＩＡ・・・・
・・・・圧電素子 ７．８・・・・・・スイッチング素子 Ｌｏ・・・・・・・・インダクタンス
動回路の電気回路線図、 第２図は、上記第１実施例の駆動回路における夕ロック
バルスＣＬＫと出力信号ＱＡ，ＱＢのタイムチャート、 第３図は、上記第１実施例の駆動回路の動作を説明する
ための電気回路線図、 第４図は、本発明の第２実施例を示す超音波モータの駆
動回路の電気回路線図、 第５図は、上記第２実施例の駆動回路の動作を説明する
ための電気回路線図である。 １・・・・・・・・・・・・超音波モータＩＡ・・・・
・・・・圧電素子 ７．８・・・・・・スイッチング素子 Ｌｏ・・・・・・・・インダクタンス
Claims (1)
- （１）超音波モータの圧電素子と並列共振回路もしくは
直列共振回路を構成するように接続されたインダクタン
スと、 上記圧電素子と並列共振回路もしくは直列共振回路を構
成するように接続されたスイッチング素子と、 上記インダクタンス、スイッチング素子および圧電素子
により構成された直列共振回路もしくは並列共振回路に
接続される直流電源と、 上記スイッチング素子を周期的にオン・オフして上記圧
電素子に周波信号を入力させる信号発生器と、 を具備したことを特徴とする超音波モータの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010241A JPH03215176A (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 超音波モータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010241A JPH03215176A (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 超音波モータの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215176A true JPH03215176A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11744811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010241A Pending JPH03215176A (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 超音波モータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215176A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011508959A (ja) * | 2007-11-02 | 2011-03-17 | ブラウン ゲーエムベーハー | 容量性負荷を供給するための回路配列及び方法 |
| JP2015012637A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | スミダコーポレーション株式会社 | 超音波モータの駆動回路 |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2010241A patent/JPH03215176A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011508959A (ja) * | 2007-11-02 | 2011-03-17 | ブラウン ゲーエムベーハー | 容量性負荷を供給するための回路配列及び方法 |
| US8456248B2 (en) | 2007-11-02 | 2013-06-04 | Braun Gmbh | Circuit arrangement and method for supplying a capacitive load |
| JP2015012637A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | スミダコーポレーション株式会社 | 超音波モータの駆動回路 |
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