JPH04222476A - 超音波モータの駆動制御装置 - Google Patents
超音波モータの駆動制御装置Info
- Publication number
- JPH04222476A JPH04222476A JP2406411A JP40641190A JPH04222476A JP H04222476 A JPH04222476 A JP H04222476A JP 2406411 A JP2406411 A JP 2406411A JP 40641190 A JP40641190 A JP 40641190A JP H04222476 A JPH04222476 A JP H04222476A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- voltage
- detection means
- phase difference
- vibration state
- 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
Links
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電体と弾性体とから
なる駆動用の振動体を備えた進行波型の超音波モータの
駆動制御装置に関する。
なる駆動用の振動体を備えた進行波型の超音波モータの
駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の超音波モータの駆動制御
装置は、振動体の振動状態を検出する振動状態検出手段
と、検出電圧が所定値になるように圧電体に印加する電
圧の周波数を可変に制御する制御手段を設けて構成して
いた。超音波モータは、その振動体の機械的共振周波数
の温度依存性及び負荷変動性故に、印加電圧の周波数が
一定の駆動の下では速度変化が発生するので、超音波モ
ータを温度及び負荷の変動に係わらず安定駆動するため
である。
装置は、振動体の振動状態を検出する振動状態検出手段
と、検出電圧が所定値になるように圧電体に印加する電
圧の周波数を可変に制御する制御手段を設けて構成して
いた。超音波モータは、その振動体の機械的共振周波数
の温度依存性及び負荷変動性故に、印加電圧の周波数が
一定の駆動の下では速度変化が発生するので、超音波モ
ータを温度及び負荷の変動に係わらず安定駆動するため
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術による超音波モータの駆動制御装置は、振動体の温
度変化により変動する機械的共振周波数に印加電圧の周
波数を追尾することで、振動体の一定の振動振幅を確保
するものであったため、必ずしも電気／機械エネルギィ
変換効率の良好な状態（印加電圧の周波数が振動体の機
械的共振周波数の近傍にある状態）で駆動されていると
いう保証はなかった。また、モータにつながる負荷の変
動に対する速度変化を保証するものでは無かったために
、負荷が変動すればそれに伴い速度が変化する場合があ
った。電気／機械エネルギィ変換効率の最良状態で駆動
しても追随出来ない場合である。本発明の目的は上述し
た従来欠点を解消する点にある。
技術による超音波モータの駆動制御装置は、振動体の温
度変化により変動する機械的共振周波数に印加電圧の周
波数を追尾することで、振動体の一定の振動振幅を確保
するものであったため、必ずしも電気／機械エネルギィ
変換効率の良好な状態（印加電圧の周波数が振動体の機
械的共振周波数の近傍にある状態）で駆動されていると
いう保証はなかった。また、モータにつながる負荷の変
動に対する速度変化を保証するものでは無かったために
、負荷が変動すればそれに伴い速度が変化する場合があ
った。電気／機械エネルギィ変換効率の最良状態で駆動
しても追随出来ない場合である。本発明の目的は上述し
た従来欠点を解消する点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による超音波モータの駆動制御装置の第一の特
徴構成は、圧電体に高周波電力を供給する電源供給手段
と、前記振動体の振動状態を検出する振動状態検出手段
と、その振動状態検出手段の検出位相と前記圧電体への
印加電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、その
位相差検出手段の検出位相差を設定値に追尾すべく印加
電圧の周波数を可変制御する周波数追尾手段とを設けて
あることにある。第二の特徴構成は、振動状態検出手段
の検出振幅を設定値に維持するように前記圧電体への印
加電圧を可変に制御する電圧制御手段を更に設けてある
ことにある。
、本発明による超音波モータの駆動制御装置の第一の特
徴構成は、圧電体に高周波電力を供給する電源供給手段
と、前記振動体の振動状態を検出する振動状態検出手段
と、その振動状態検出手段の検出位相と前記圧電体への
印加電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、その
位相差検出手段の検出位相差を設定値に追尾すべく印加
電圧の周波数を可変制御する周波数追尾手段とを設けて
あることにある。第二の特徴構成は、振動状態検出手段
の検出振幅を設定値に維持するように前記圧電体への印
加電圧を可変に制御する電圧制御手段を更に設けてある
ことにある。
【０００５】
【作用】第一の特徴構成によれば、電気／機械エネルギ
ィ変換効率が、振動状態検出手段の検出電圧と前記圧電
体への印加電圧との位相差が所定の値のときに良好とな
る一定の関係があることに着目して、周波数追尾手段に
より位相差検出手段の検出位相差を設定値に追尾すべく
印加電圧の周波数を可変制御するのである。第二の特徴
構成によれば、振動状態検出手段の検出電圧、即ち振動
体の振動振幅を設定値に維持するように圧電体に印加す
る電圧値を可変することで定速度制御をするのである。
ィ変換効率が、振動状態検出手段の検出電圧と前記圧電
体への印加電圧との位相差が所定の値のときに良好とな
る一定の関係があることに着目して、周波数追尾手段に
より位相差検出手段の検出位相差を設定値に追尾すべく
印加電圧の周波数を可変制御するのである。第二の特徴
構成によれば、振動状態検出手段の検出電圧、即ち振動
体の振動振幅を設定値に維持するように圧電体に印加す
る電圧値を可変することで定速度制御をするのである。
【０００６】
【発明の効果】従って、第一の特徴構成によれば、超音
波モータを、振動体の温度変動にかかわらず常に電気／
機械エネルギィ変換効率が良好な状態で駆動することが
できる駆動制御装置を提供できるようになった。第二の
特徴構成によれば、超音波モータを、振動体の温度変動
にかかわらず常に電気／機械エネルギィ変換効率が良好
な状態で駆動しながらも、負荷変動が生じた場合であっ
ても安定して定速度駆動することができる駆動制御装置
を提供できるようになった。
波モータを、振動体の温度変動にかかわらず常に電気／
機械エネルギィ変換効率が良好な状態で駆動することが
できる駆動制御装置を提供できるようになった。第二の
特徴構成によれば、超音波モータを、振動体の温度変動
にかかわらず常に電気／機械エネルギィ変換効率が良好
な状態で駆動しながらも、負荷変動が生じた場合であっ
ても安定して定速度駆動することができる駆動制御装置
を提供できるようになった。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２及び図３に示すように、超音波モータＭは、
圧電体１に弾性体２を固着して超音波の進行波を発生さ
せる振動体３としての固定子３と、その固定子３に加圧
接触して回転する移動体としての回転子４とで構成して
ある。前記圧電体１は、周方向に二つの領域の圧電体群
Ａ，Ｂに分割してあり、各領域Ａ，Ｂは、波長λの二分
の一の間隔で隣合う区分を交互に厚み方向に分極処理す
るとともに、それら領域Ａ，Ｂ間を四分の三波長ずらせ
て配置してある。前記領域Ａ，Ｂに９０°位相の異なる
高周波電圧を印加することにより、領域Ａ，Ｂに対応す
る固定子３に発生する定在波が相互に干渉を起こし、合
成されて進行波となる。即ち、前記回転子４は、前記固
定子３に発生する進行波に基づく前記固定子３との摩擦
力により回転する。前記高周波電圧の位相差を２７０°
とすることで、回転方向を切り替えることができる。
する。図２及び図３に示すように、超音波モータＭは、
圧電体１に弾性体２を固着して超音波の進行波を発生さ
せる振動体３としての固定子３と、その固定子３に加圧
接触して回転する移動体としての回転子４とで構成して
ある。前記圧電体１は、周方向に二つの領域の圧電体群
Ａ，Ｂに分割してあり、各領域Ａ，Ｂは、波長λの二分
の一の間隔で隣合う区分を交互に厚み方向に分極処理す
るとともに、それら領域Ａ，Ｂ間を四分の三波長ずらせ
て配置してある。前記領域Ａ，Ｂに９０°位相の異なる
高周波電圧を印加することにより、領域Ａ，Ｂに対応す
る固定子３に発生する定在波が相互に干渉を起こし、合
成されて進行波となる。即ち、前記回転子４は、前記固
定子３に発生する進行波に基づく前記固定子３との摩擦
力により回転する。前記高周波電圧の位相差を２７０°
とすることで、回転方向を切り替えることができる。
【０００８】前記超音波モータＭの駆動制御装置は、図
１に示すように、前記領域Ａ，Ｂに約４０ｋＨｚ近傍の
高周波電力を供給する電源供給手段５と、前記振動体３
に貼り付けられその振動状態を検出する圧電素子でなる
振動状態検出手段６と、前記振動体３の温度変化による
機械的共振周波数の変動を追尾して印加電圧の周波数を
可変制御する周波数追尾手段７と、前記モータＭにつな
がる負荷変動に係わらず前記振動体３の振動振幅を設定
値に維持する電圧制御手段８とで構成してある。
１に示すように、前記領域Ａ，Ｂに約４０ｋＨｚ近傍の
高周波電力を供給する電源供給手段５と、前記振動体３
に貼り付けられその振動状態を検出する圧電素子でなる
振動状態検出手段６と、前記振動体３の温度変化による
機械的共振周波数の変動を追尾して印加電圧の周波数を
可変制御する周波数追尾手段７と、前記モータＭにつな
がる負荷変動に係わらず前記振動体３の振動振幅を設定
値に維持する電圧制御手段８とで構成してある。
【０００９】前記電源供給手段５は、前記電圧制御手段
８の出力信号に基づき駆動回路Ｄ１を介してスイッチＳ
５による通流率を変えることで、出力電圧を可変する直
流チョッパ回路５Ａと、前記周波数追尾手段７の出力信
号に基づき、駆動回路Ｄ２を介してスイッチＳ１からス
イッチＳ４を開閉することで、周波数を可変するインバ
ータ回路５Ｂとをカスケード接続して構成してある。前
記インバータ回路５Ｂは電源分割形ハーフブリッジイン
バータを二組組み合わせて、位相がずれた二相の方形波
を出力するもので、それぞれ昇降用のトランスを介して
前記領域Ａ，Ｂに最大約１００ボルト前後で周波数約４
０ｋＨｚの電圧を印加すべく接続してある。
８の出力信号に基づき駆動回路Ｄ１を介してスイッチＳ
５による通流率を変えることで、出力電圧を可変する直
流チョッパ回路５Ａと、前記周波数追尾手段７の出力信
号に基づき、駆動回路Ｄ２を介してスイッチＳ１からス
イッチＳ４を開閉することで、周波数を可変するインバ
ータ回路５Ｂとをカスケード接続して構成してある。前
記インバータ回路５Ｂは電源分割形ハーフブリッジイン
バータを二組組み合わせて、位相がずれた二相の方形波
を出力するもので、それぞれ昇降用のトランスを介して
前記領域Ａ，Ｂに最大約１００ボルト前後で周波数約４
０ｋＨｚの電圧を印加すべく接続してある。
【００１０】前記周波数追尾手段７は、前記振動状態検
出手段６の出力電圧Ｖ１と前記圧電体１への印加電圧Ｖ
２の位相差を比較する位相比較器ＰＣと、位相比較器Ｐ
Ｃの出力を低周波数帯のみ通過可能なローパスフィルタ
ＬＰＦと、ローパスフィルタＬＰＦの出力に応じて発振
周波数が変化する方形波を出力する電圧制御発振器ＶＣ
Ｏとから構成してあるＰＬＬで、電圧制御発振器ＶＣＯ
の出力を前記駆動回路Ｄ２に接続してある。前記周波数
制御手段７は、前記振動体３の温度変化による機械的共
振周波数の変動に起因する駆動速度の変動を補正すべく
、前記インバータ回路５Ｂの出力周波数を前記振動体３
の共振周波数から一定の値だけずれた関係に維持するよ
うに制御する。詳述すると、両電圧Ｖ１，Ｖ２の位相差
が設定値以下であると前記位相比較器ＰＣの出力電圧が
下がるので、前記電圧制御発振器ＶＣＯの出力周波数が
高くなり、前記インバータ回路５Ｂの発振信周波数を高
くする一方、両電圧Ｖ１，Ｖ２の位相差が設定値以上で
あるとその逆に前記インバータ回路５Ｂの発振信周波数
を低くする。更に、前記周波数制御手段７は、前記位相
比較器ＰＣの出力電圧を、位相補正手段ＰＳＣにより補
正することで、モータＭが最も安定、且つ、効率のよい
駆動周波数である前記機械的共振周波数より若干高い周
波数になるように、発振周波数を制御する。
出手段６の出力電圧Ｖ１と前記圧電体１への印加電圧Ｖ
２の位相差を比較する位相比較器ＰＣと、位相比較器Ｐ
Ｃの出力を低周波数帯のみ通過可能なローパスフィルタ
ＬＰＦと、ローパスフィルタＬＰＦの出力に応じて発振
周波数が変化する方形波を出力する電圧制御発振器ＶＣ
Ｏとから構成してあるＰＬＬで、電圧制御発振器ＶＣＯ
の出力を前記駆動回路Ｄ２に接続してある。前記周波数
制御手段７は、前記振動体３の温度変化による機械的共
振周波数の変動に起因する駆動速度の変動を補正すべく
、前記インバータ回路５Ｂの出力周波数を前記振動体３
の共振周波数から一定の値だけずれた関係に維持するよ
うに制御する。詳述すると、両電圧Ｖ１，Ｖ２の位相差
が設定値以下であると前記位相比較器ＰＣの出力電圧が
下がるので、前記電圧制御発振器ＶＣＯの出力周波数が
高くなり、前記インバータ回路５Ｂの発振信周波数を高
くする一方、両電圧Ｖ１，Ｖ２の位相差が設定値以上で
あるとその逆に前記インバータ回路５Ｂの発振信周波数
を低くする。更に、前記周波数制御手段７は、前記位相
比較器ＰＣの出力電圧を、位相補正手段ＰＳＣにより補
正することで、モータＭが最も安定、且つ、効率のよい
駆動周波数である前記機械的共振周波数より若干高い周
波数になるように、発振周波数を制御する。
【００１１】前記電圧制御手段８は、前記振動状態検出
手段６の出力電圧Ｖ１を全波整流し平滑する絶対値回路
８ａと、モータＭの駆動速度を設定する速度設定回路８
ｂと、それら電圧の差に応じて前記周波数追尾手段７か
ら入力された方形波のパルス幅を可変にする変調器８ｃ
とから構成してあり、前記駆動回路Ｄ１に接続してある
。即ち、前記出力電圧Ｖ１の平均値が前記速度設定回路
８ｂの出力電圧より高ければ前記スイッチＳ５の開閉デ
ューティを下げ、前記直流チョッパ回路５Ａの出力電圧
を下げることで、駆動速度を下げ、逆に、前記出力電圧
Ｖ１の平均値が前記速度設定回路８ｂの出力電圧より低
ければ前記スイッチＳ５の開閉デューティを上げ、前記
直流チョッパ回路５Ａの出力電圧を上げることで、駆動
速度を上げる。
手段６の出力電圧Ｖ１を全波整流し平滑する絶対値回路
８ａと、モータＭの駆動速度を設定する速度設定回路８
ｂと、それら電圧の差に応じて前記周波数追尾手段７か
ら入力された方形波のパルス幅を可変にする変調器８ｃ
とから構成してあり、前記駆動回路Ｄ１に接続してある
。即ち、前記出力電圧Ｖ１の平均値が前記速度設定回路
８ｂの出力電圧より高ければ前記スイッチＳ５の開閉デ
ューティを下げ、前記直流チョッパ回路５Ａの出力電圧
を下げることで、駆動速度を下げ、逆に、前記出力電圧
Ｖ１の平均値が前記速度設定回路８ｂの出力電圧より低
ければ前記スイッチＳ５の開閉デューティを上げ、前記
直流チョッパ回路５Ａの出力電圧を上げることで、駆動
速度を上げる。
【００１２】以下に本発明の別実施例を説明する。前記
圧電体群Ａ，Ｂに印加する電圧や周波数はこれに限定す
るものではなく、モータの特性に応じて任意に設定でき
る。インバータ回路６は先の実施例に限定するものでは
なく任意である。尚、特許請求の範囲の項に図面との対
照を便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。
圧電体群Ａ，Ｂに印加する電圧や周波数はこれに限定す
るものではなく、モータの特性に応じて任意に設定でき
る。インバータ回路６は先の実施例に限定するものでは
なく任意である。尚、特許請求の範囲の項に図面との対
照を便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図１】駆動制御装置の概略構成図
【図２】超音波モータの動作原理を説明する概略平面図
【図３】超音波モータの動作原理を説明する概略側面図
１ 圧電体
２ 弾性体
３ 振動体
５ 電源供給手段
６ 振動状態検出手段
７ 周波数追尾手段
８ 電圧制御手段
ＰＣ 位相差検出手段
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電体（１）と弾性体（２）とからな
る駆動用の振動体（３）を備えた進行波型の超音波モー
タの前記圧電体（１）に高周波電力を供給する電源供給
手段（５）と、前記振動体（３）の振動状態を検出する
振動状態検出手段（６）と、その振動状態検出手段（６
）の検出位相と前記圧電体（１）への印加電圧との位相
差を検出する位相差検出手段（ＰＣ）と、その位相差検
出手段（ＰＣ）の検出位相差を設定値に追尾すべく印加
電圧の周波数を可変制御する周波数追尾手段（７）とを
設けてある超音波モータの駆動制御装置。 - 【請求項２】 前記振動状態検出手段（６）の検出振
幅を設定値に維持するように前記圧電体（１）への印加
電圧を可変に制御する電圧制御手段（８）を更に設けて
ある請求項１記載の超音波モータの駆動制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2406411A JPH04222476A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 超音波モータの駆動制御装置 |
| US07/652,414 US5130619A (en) | 1990-12-26 | 1991-02-07 | Drive control apparatus for an ultrasonic motor |
| DE4107802A DE4107802A1 (de) | 1990-12-26 | 1991-03-11 | Antriebsregeleinheit fuer einen ultraschallmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2406411A JPH04222476A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 超音波モータの駆動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04222476A true JPH04222476A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18516027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2406411A Pending JPH04222476A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 超音波モータの駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04222476A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461273A (en) * | 1992-12-16 | 1995-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and an apparatus for controlling a moving velocity of an ultrasonic motor |
| US5644199A (en) * | 1994-07-20 | 1997-07-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for driving an ultrasonic motor |
| US5889350A (en) * | 1996-01-08 | 1999-03-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration type driving apparatus |
| JP2007159390A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | 静電アクチュエータ用の調整された低電力制御システム |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP2406411A patent/JPH04222476A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461273A (en) * | 1992-12-16 | 1995-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and an apparatus for controlling a moving velocity of an ultrasonic motor |
| US5644199A (en) * | 1994-07-20 | 1997-07-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for driving an ultrasonic motor |
| US5889350A (en) * | 1996-01-08 | 1999-03-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration type driving apparatus |
| JP2007159390A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | 静電アクチュエータ用の調整された低電力制御システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5130619A (en) | Drive control apparatus for an ultrasonic motor | |
| Furuya et al. | Load-adaptive frequency tracking control implementation of two-phase resonant inverter for ultrasonic motor | |
| US4952834A (en) | Circuitry for driving ultrasonic motor | |
| US5001404A (en) | Vibration wave motor | |
| KR100204460B1 (ko) | 초음파모터의 속도제어방법 | |
| JPH03145976A (ja) | 超音波モータの駆動装置 | |
| EP0831540B1 (en) | A method for driving an ultrasonic motor | |
| US5563478A (en) | Drive control device for an ultrasonic motor | |
| Bal et al. | Fuzzy logic based DSP controlled servo position control for ultrasonic motor | |
| JPH06237584A (ja) | 超音波モータの速度制御方法及び速度制御装置 | |
| JPH04222476A (ja) | 超音波モータの駆動制御装置 | |
| JPS622869A (ja) | 超音波モ−タ駆動装置 | |
| JP2683237B2 (ja) | 超音波モータの駆動回路 | |
| JPH04222477A (ja) | 超音波モータの電源回路 | |
| JP2879220B2 (ja) | 超音波モータの駆動回路 | |
| JP2548248B2 (ja) | 超音波モータの制御装置 | |
| JP2506895B2 (ja) | 超音波モ―タの制御装置 | |
| JP3722165B2 (ja) | 振動アクチュエータの駆動装置及び振動アクチュエータの駆動方法 | |
| JPH0670562A (ja) | 超音波モータの駆動制御装置 | |
| JP2509310B2 (ja) | 超音波モ―タの制御方法 | |
| JPH02101975A (ja) | 超音波モータの駆動回路 | |
| JP3262185B2 (ja) | 超音波モータ制御装置 | |
| JPH09163764A (ja) | 超音波モータの駆動方法およびその駆動回路 | |
| JPH06237583A (ja) | 超音波モータ駆動回路 | |
| JPH0833366A (ja) | 超音波モータの駆動方法とその駆動回路 |