JPH0516277B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0516277B2 JPH0516277B2 JP62265706A JP26570687A JPH0516277B2 JP H0516277 B2 JPH0516277 B2 JP H0516277B2 JP 62265706 A JP62265706 A JP 62265706A JP 26570687 A JP26570687 A JP 26570687A JP H0516277 B2 JPH0516277 B2 JP H0516277B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- voltage
- output
- motor
- vibration wave
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/145—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/147—Multi-phase circuits
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は振動波モータの駆動回路に関するもの
である。
である。
従来振動波モーターの回転数を制御する場合、
第４図の様に振動波モーターに一定の電圧を印加
して、駆動周波数を変化させることで回転数を制
御しているか、又は振動数モーターに印加する電
圧を変化させて回転数を制御しているか、あるい
は、これらを組み合わせて、いくつかの電圧切換
と周波数の変化による制御とで回転数制御を行つ
ている。
第４図の様に振動波モーターに一定の電圧を印加
して、駆動周波数を変化させることで回転数を制
御しているか、又は振動数モーターに印加する電
圧を変化させて回転数を制御しているか、あるい
は、これらを組み合わせて、いくつかの電圧切換
と周波数の変化による制御とで回転数制御を行つ
ている。
しかし、上記従来の回転数切換方式では振動波
モーターに印加する電圧を一定（例えば30）に
して、第４図の様に駆動周波数を変化することで
（第４図の30のライン上を変化させることで）
回数を制御した場合、第３図の30のラインの様
に周波数が駆動電圧が30の時の共振周波数f30
からずれて、回転数が低下した時に振動波モータ
ーに流る電流が増加してモーターの駆動効率が悪
化してしまうという欠点がある。又、第４図の30
、25、20に示す如く多数の電圧源を切り換
えて周波数の変化と合わせて制御すれば比較的駆
動効率の良い電圧と周波数帯を用いて速度制御が
可能となる。
モーターに印加する電圧を一定（例えば30）に
して、第４図の様に駆動周波数を変化することで
（第４図の30のライン上を変化させることで）
回数を制御した場合、第３図の30のラインの様
に周波数が駆動電圧が30の時の共振周波数f30
からずれて、回転数が低下した時に振動波モータ
ーに流る電流が増加してモーターの駆動効率が悪
化してしまうという欠点がある。又、第４図の30
、25、20に示す如く多数の電圧源を切り換
えて周波数の変化と合わせて制御すれば比較的駆
動効率の良い電圧と周波数帯を用いて速度制御が
可能となる。
例えば30の状態では第４図のａの範囲にて周
波数を変化させ回転数をN1〜N2の範囲で制御
し、N2〜N2の範囲では駆動電圧を25に切換え
て、25下での共振周波数f25からｂの範囲での
み周波数を変化させ、更にN3〜N4の範囲では駆
動電圧を20に切換えて20下での共振周波数
f20からｃの範囲で周波数を変化させれば広範囲
における回転速度を共振周波数からさほどはずれ
ることのない周波数の変化にて実現出来、駆動効
率の悪化を防止し得る。
波数を変化させ回転数をN1〜N2の範囲で制御
し、N2〜N2の範囲では駆動電圧を25に切換え
て、25下での共振周波数f25からｂの範囲での
み周波数を変化させ、更にN3〜N4の範囲では駆
動電圧を20に切換えて20下での共振周波数
f20からｃの範囲で周波数を変化させれば広範囲
における回転速度を共振周波数からさほどはずれ
ることのない周波数の変化にて実現出来、駆動効
率の悪化を防止し得る。
しかしながら、この方法によると多数の電圧源
を必要とする問題が生じる。
を必要とする問題が生じる。
本発明はトランスに一次側コイルに対して共振
回路を構成するコンデンサー等の共振素子を接続
し、該トランスの一次側への周波信号への印加に
てトランスの二次側出力を発生させ、この出力に
てモーターを駆動する様にし、上記一次側への周
波信号の周波数を変えることにて二次側出力の周
波数及び出力電圧を自動的にモーター駆動効率の
良い組み合わせ状態に変化させ上記の問題を解消
した振動波モーターの駆動回路を提供せんとする
ものである。
回路を構成するコンデンサー等の共振素子を接続
し、該トランスの一次側への周波信号への印加に
てトランスの二次側出力を発生させ、この出力に
てモーターを駆動する様にし、上記一次側への周
波信号の周波数を変えることにて二次側出力の周
波数及び出力電圧を自動的にモーター駆動効率の
良い組み合わせ状態に変化させ上記の問題を解消
した振動波モーターの駆動回路を提供せんとする
ものである。
第１図は本発明に係る振動波モーターの駆動回
路の一実施例を示し、同図において、１は電源で
あるところの電池、２は振動波モーター駆動用の
高周波を発生する発振器、該発振器はその出力周
波数を手動にて可変させる可変手段を有してい
る。３は発振器の出力の位相を90゜シフトして、
位相差90゜の駆動用高周波を作るための移相器、
４は振動波モーターの回転方向を変えるために、
駆動用高周波の位相を変化させるための回転方向
切換器、５，６，９，１０は後述のスイツチング
用トランジスタを駆動するための非反転バツフ
ア、７，８，１１，１２は駆動用高周波の位相を
反転させて、スイツチング用トランジスタを駆動
するための反転バツフア、１３〜２０は、トラン
ジスタのベース抵抗、２１〜２８はスイツチング
用トランジスタ、２９〜３６はトランスの逆起電
力を吸収して、トランジスタを保護するための保
護用ダイオード、３７，３８は、トランスの一次
側巻線のインダクタンスと、直列共振をするため
の共振用コンデンサ、３９，４０は、低電圧の駆
動用高周波を振動波モーターを駆動するために必
要な電圧まで昇圧するためのトランス、４１，４
２は昇圧された駆動用高周波を正弦波にするため
の波形整形用コイル、４３は高圧の高周波で駆動
される振動波モーターである。
路の一実施例を示し、同図において、１は電源で
あるところの電池、２は振動波モーター駆動用の
高周波を発生する発振器、該発振器はその出力周
波数を手動にて可変させる可変手段を有してい
る。３は発振器の出力の位相を90゜シフトして、
位相差90゜の駆動用高周波を作るための移相器、
４は振動波モーターの回転方向を変えるために、
駆動用高周波の位相を変化させるための回転方向
切換器、５，６，９，１０は後述のスイツチング
用トランジスタを駆動するための非反転バツフ
ア、７，８，１１，１２は駆動用高周波の位相を
反転させて、スイツチング用トランジスタを駆動
するための反転バツフア、１３〜２０は、トラン
ジスタのベース抵抗、２１〜２８はスイツチング
用トランジスタ、２９〜３６はトランスの逆起電
力を吸収して、トランジスタを保護するための保
護用ダイオード、３７，３８は、トランスの一次
側巻線のインダクタンスと、直列共振をするため
の共振用コンデンサ、３９，４０は、低電圧の駆
動用高周波を振動波モーターを駆動するために必
要な電圧まで昇圧するためのトランス、４１，４
２は昇圧された駆動用高周波を正弦波にするため
の波形整形用コイル、４３は高圧の高周波で駆動
される振動波モーターである。
第６図は振動波モーター４３の周方向から見た
断面図で、該第６図中４３−１はロータ、４３−
２は振動体、４３−４は振動体４３−２上に附さ
れた分極処理がなされた圧電体（電歪素子）、４
３ａ，４３ｂは電極である。振動体４３−２と圧
電体４３−４とよりステーターが構成され、ロー
ター４３−１は振動体４３−２上に摩擦接触して
いる。
断面図で、該第６図中４３−１はロータ、４３−
２は振動体、４３−４は振動体４３−２上に附さ
れた分極処理がなされた圧電体（電歪素子）、４
３ａ，４３ｂは電極である。振動体４３−２と圧
電体４３−４とよりステーターが構成され、ロー
ター４３−１は振動体４３−２上に摩擦接触して
いる。
上記電極４３ａ，４３ｂ中、振動体４３−２に
おける屈曲進行波の波長をλとすると４３ａは駆
動用電極でλ/2間隔で圧電体４３−４上に配され
ており、又４３ｂは駆動用電極で、該電極もλ/2
間隔で圧電体４３−４上に配される。又電極４３
ａと４３ｂとは3λ/4だけ位置的位相がずれてお
り、電極４３ａにて駆動電圧が印加される圧電体
にてＡ相の圧電体を構成し、電極４３ｂにて駆動
電圧が印加される圧電体にてＢ相の圧電体が構成
される。これらの圧電体の分極処理や電極配置構
成自体は周知であるので、その詳細な説明は省略
する。
おける屈曲進行波の波長をλとすると４３ａは駆
動用電極でλ/2間隔で圧電体４３−４上に配され
ており、又４３ｂは駆動用電極で、該電極もλ/2
間隔で圧電体４３−４上に配される。又電極４３
ａと４３ｂとは3λ/4だけ位置的位相がずれてお
り、電極４３ａにて駆動電圧が印加される圧電体
にてＡ相の圧電体を構成し、電極４３ｂにて駆動
電圧が印加される圧電体にてＢ相の圧電体が構成
される。これらの圧電体の分極処理や電極配置構
成自体は周知であるので、その詳細な説明は省略
する。
上記の構成にあつて、電極４３ａと電極４３ｂ
へ位相90゜異なる周波電圧が印加されることにて、
振動体４３−２上に進行性の振動波が発生し、ロ
ーター４３−１が該振動波により駆動される。
へ位相90゜異なる周波電圧が印加されることにて、
振動体４３−２上に進行性の振動波が発生し、ロ
ーター４３−１が該振動波により駆動される。
次に以上の構成の動作を説明する。発振器２で
発生した高周波のパルスを90゜移相器３で90゜シフ
トして、振動波モーター駆動用の同一周波数で位
相差が90゜の高周波を作る。次に回転方向切換器
４で、位相差を90゜遅らせるか、進ませるかによ
つて、振動波モーターの回転方向を決める。
発生した高周波のパルスを90゜移相器３で90゜シフ
トして、振動波モーター駆動用の同一周波数で位
相差が90゜の高周波を作る。次に回転方向切換器
４で、位相差を90゜遅らせるか、進ませるかによ
つて、振動波モーターの回転方向を決める。
このようにして作られた振動波モーター駆動用
の信号は、それぞれバツフア５〜１２を通して、
スイツチングトランジスタのベースに供給され、
スイツチング用の信号となる。今、発振器２の出
力パルスを第２図ａに示すものとすると、トラン
ジスター２１は第２図ｄの如くオンオフ動作を行
い、一方、トランジスター２２は第２図ｂの如く
オンオフ動作を行う。又インバーター７，８を介
した発振器２の出力は第２図ｃに示される通りで
あり、トランジスター２３は第２図ｂの如くオン
オフ動作し、トランジスター２４は第２図ｄの如
くオンオフ動作を行う。よつて、トランス３９の
一次側コイルには交互に異なる方向へ電流が流
れ、トランス３９の二次側コイルには高圧高周波
電圧が発生する。
の信号は、それぞれバツフア５〜１２を通して、
スイツチングトランジスタのベースに供給され、
スイツチング用の信号となる。今、発振器２の出
力パルスを第２図ａに示すものとすると、トラン
ジスター２１は第２図ｄの如くオンオフ動作を行
い、一方、トランジスター２２は第２図ｂの如く
オンオフ動作を行う。又インバーター７，８を介
した発振器２の出力は第２図ｃに示される通りで
あり、トランジスター２３は第２図ｂの如くオン
オフ動作し、トランジスター２４は第２図ｄの如
くオンオフ動作を行う。よつて、トランス３９の
一次側コイルには交互に異なる方向へ電流が流
れ、トランス３９の二次側コイルには高圧高周波
電圧が発生する。
一方、回転方向切換器４の出力としては発振器
２の出力に対して90゜位相の異なる第２図ｅのパ
ルスとなつており、このため、トランジスター２
６，２７は第２図ｆの如くオンオフし、トランジ
スター２５，２８は第２図ｇの如くオンオフ動作
を行う。このため、トランス４０の一次側コイル
にも交互に異なる方向へ電流が流れ、トランス４
０の二次側コイルの出力としても高圧高周波電圧
が発生する。
２の出力に対して90゜位相の異なる第２図ｅのパ
ルスとなつており、このため、トランジスター２
６，２７は第２図ｆの如くオンオフし、トランジ
スター２５，２８は第２図ｇの如くオンオフ動作
を行う。このため、トランス４０の一次側コイル
にも交互に異なる方向へ電流が流れ、トランス４
０の二次側コイルの出力としても高圧高周波電圧
が発生する。
上記の如く発振器２と回転方向切換器４の出力
パルスは90゜位相が異なつているので、上記トラ
ンス３９，４０の出力も90゜位相が異なるものと
なり、コイル４１，４２にてて正弦波に整形され
た上、各電極４３ａ，４３ｂに印加される。これ
にてＡ相及びＢ相の圧電体は90゜位相の異なる高
圧高周波電圧が印加され、上述の如く振動波モー
ター４３は回動する。
パルスは90゜位相が異なつているので、上記トラ
ンス３９，４０の出力も90゜位相が異なるものと
なり、コイル４１，４２にてて正弦波に整形され
た上、各電極４３ａ，４３ｂに印加される。これ
にてＡ相及びＢ相の圧電体は90゜位相の異なる高
圧高周波電圧が印加され、上述の如く振動波モー
ター４３は回動する。
上記トランス３９又は４０の一次側コイルに対
して直列に共振用コンデンサー３７，３８が接続
され直列共振回路が構成されている。
して直列に共振用コンデンサー３７，３８が接続
され直列共振回路が構成されている。
該直列共振回路は該回路の共振周波数付近では
トランスの一次側コイルに最も高い電圧が印加さ
れ共振周波数からずれるに従つて一次側コイルに
印加される電圧は低下する。このためトランスの
二次側の出力電圧は、第５図のように一次側共振
回路の共振周波数付近の時最も高く、共振周波数
からずれるに従つて出力電圧は低下する。
トランスの一次側コイルに最も高い電圧が印加さ
れ共振周波数からずれるに従つて一次側コイルに
印加される電圧は低下する。このためトランスの
二次側の出力電圧は、第５図のように一次側共振
回路の共振周波数付近の時最も高く、共振周波数
からずれるに従つて出力電圧は低下する。
ここで振動波モーターの周波数−電流の関係は
第３図の様に、周波数−回転数の関係は第４図の
様になつており、一定の電圧（例えば30）で、
周波数を変化させて回転数を変えた場合、共振周
波数からずれるに従つて入力電流が大きくなり、
モーターの駆動効率が悪化してしまう。そこで、
駆動効率を悪化させないためには、周波数と共に
駆動電圧を変化させて、常に、入力電流の小さい
点でモーターを駆動すれば、モーターの駆動効率
を悪化させずに、回転数を変えることができる。
第３図の様に、周波数−回転数の関係は第４図の
様になつており、一定の電圧（例えば30）で、
周波数を変化させて回転数を変えた場合、共振周
波数からずれるに従つて入力電流が大きくなり、
モーターの駆動効率が悪化してしまう。そこで、
駆動効率を悪化させないためには、周波数と共に
駆動電圧を変化させて、常に、入力電流の小さい
点でモーターを駆動すれば、モーターの駆動効率
を悪化させずに、回転数を変えることができる。
よつて、本発明では、一次側に共振を使つたト
ランスの共振周波数と、振動波モーター固有の共
振周波数とを一致させると共に、共振点からずれ
た時の周波数−出力電圧の特性を振動波モーター
の入力電流が最小となる様な点の周波数−電圧の
特性と一致する様に、共振周波数及び共振回路の
Ｑを設定している。これにて、周波数を変えると
振動波モーターに加わる電圧に変化して、常に電
流が最小になる様に制御され駆動効率の向上を計
つている。
ランスの共振周波数と、振動波モーター固有の共
振周波数とを一致させると共に、共振点からずれ
た時の周波数−出力電圧の特性を振動波モーター
の入力電流が最小となる様な点の周波数−電圧の
特性と一致する様に、共振周波数及び共振回路の
Ｑを設定している。これにて、周波数を変えると
振動波モーターに加わる電圧に変化して、常に電
流が最小になる様に制御され駆動効率の向上を計
つている。
即ち、今、発振器２の発振周波数を上記直列共
振回路の共振周波数f30に設定しており、この時、
トランス３９，４０の二次側出力として30が発
生しているとする。上記の如く振動波モーターの
共振周波数と直列共振回路の共振周波数が一致し
ているので、この時モーターは第３図の30のラ
インの如く高駆動効率で作動する。この状態から
モーターの回転数を低下させるために発振器２の
出力周波数を変更、f30からf25へ移行させると第
５図の如くトランスの二次側出力が25となる。
この状態では第３図の如く25下でのモーターの
共振周波数となつているので、高駆動効率で作動
する。又、更に回転数を低下させるために発振器
２の出力周波数を変更し、f25からf20へ移行させ
ると、第５図の如くトランスの二次側出力が20
となり、この状態でも第３図の如く20下でのモ
ーターの共振周波数となつており、この状態でも
高駆動効率状態でモーターが作動している。
振回路の共振周波数f30に設定しており、この時、
トランス３９，４０の二次側出力として30が発
生しているとする。上記の如く振動波モーターの
共振周波数と直列共振回路の共振周波数が一致し
ているので、この時モーターは第３図の30のラ
インの如く高駆動効率で作動する。この状態から
モーターの回転数を低下させるために発振器２の
出力周波数を変更、f30からf25へ移行させると第
５図の如くトランスの二次側出力が25となる。
この状態では第３図の如く25下でのモーターの
共振周波数となつているので、高駆動効率で作動
する。又、更に回転数を低下させるために発振器
２の出力周波数を変更し、f25からf20へ移行させ
ると、第５図の如くトランスの二次側出力が20
となり、この状態でも第３図の如く20下でのモ
ーターの共振周波数となつており、この状態でも
高駆動効率状態でモーターが作動している。
以上の如くして、本発明ではモーターの回転速
度を制御するに際して駆動周波数を変化させると
自動的に駆動電圧も変化し、常にモーターの駆動
電圧と駆動周波数との関係がモーターの入力電流
を最小になる様制御されるものである。
度を制御するに際して駆動周波数を変化させると
自動的に駆動電圧も変化し、常にモーターの駆動
電圧と駆動周波数との関係がモーターの入力電流
を最小になる様制御されるものである。
以上に如く、本発明では駆動周波数を変化させ
ると自動的に駆動電圧も変化し、常にモーターが
共振状態、となる状態を保持する周波数と駆動電
圧との組み合わせを保つ様なしているので、駆動
効率を極めて向上させることが出来、更にその構
成として駆動電圧源としても単一のもので済み構
成が煩雑化することなく上記の目的を達成し得る
ものである。
ると自動的に駆動電圧も変化し、常にモーターが
共振状態、となる状態を保持する周波数と駆動電
圧との組み合わせを保つ様なしているので、駆動
効率を極めて向上させることが出来、更にその構
成として駆動電圧源としても単一のもので済み構
成が煩雑化することなく上記の目的を達成し得る
ものである。
尚、実施例では発振器２から直接駆動周波数を
決定するパルスを得ているが、発振器出力を分周
する分周回路を設け、該分周回路出力にて駆動周
波数を決定しても良い。この場合は分周段を選択
することにて駆動周波数を可変となす構成とな
る。又、本実施例のモーターとして圧電体を用い
ているが、電歪素子を用いても良い。又具体的な
素子としてはYZT等を利用出来るものである。
決定するパルスを得ているが、発振器出力を分周
する分周回路を設け、該分周回路出力にて駆動周
波数を決定しても良い。この場合は分周段を選択
することにて駆動周波数を可変となす構成とな
る。又、本実施例のモーターとして圧電体を用い
ているが、電歪素子を用いても良い。又具体的な
素子としてはYZT等を利用出来るものである。
第１図は本発明に係る振動波モーターの駆動回
路の一実施例を示す回路図、第２図ａ〜ｇは第１
図の回路動作を説明するための波形図、第３図、
第４図はそれぞれ振動波モーターの駆動特性を示
す説明図、第５図は第１図実施例のトランスの特
性を示す説明図、第６図は振動波モーターの構成
を示す断面図である。 ３７，３８…コンデンサー、３９，４０…トラ
ンス、４３…振動波モーター。
路の一実施例を示す回路図、第２図ａ〜ｇは第１
図の回路動作を説明するための波形図、第３図、
第４図はそれぞれ振動波モーターの駆動特性を示
す説明図、第５図は第１図実施例のトランスの特
性を示す説明図、第６図は振動波モーターの構成
を示す断面図である。 ３７，３８…コンデンサー、３９，４０…トラ
ンス、４３…振動波モーター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 駆動用振動を発生する電気−機械エネルギー
変換素子４３と、交流信号発生回路２と、出力電
圧可変回路３７〜４２とを有する前記変換素子４
３に発生した振動を駆動源とする振動モータであ
つて、 前記交流信号発生回路２は出力される交流信号
の周波数を可変できるものであり、 前記出力電圧可変回路３７〜４２は前記発生回
路２から出力される交流信号の周波数の変化に応
答して、該交流信号の電圧レベルを変える為の手
段３７，３８を含むものであり、 前記出力電圧可変回路３７〜４２の出力は前記
変換素子４３に供給されるものであり、それによ
つて前記振動によつて駆動される接触体４３−１
と前記換素子との相対速度は変えられることを特
長とする振動モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265706A JPH01107681A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 振動モータ |
| US07/595,667 US5140231A (en) | 1987-10-20 | 1990-10-11 | Drive circuit for vibratory-wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265706A JPH01107681A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 振動モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107681A JPH01107681A (ja) | 1989-04-25 |
| JPH0516277B2 true JPH0516277B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=17420879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62265706A Granted JPH01107681A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 振動モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107681A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9350272B2 (en) | 2009-11-20 | 2016-05-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving circuit for vibration-type actuator |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2802359B1 (fr) * | 1999-12-09 | 2002-02-08 | Metabole Dev Et Conseil | Circuit d'alimentation pour moteur piezo-electrique |
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