JPH0591767A - 複合振動子型超音波モータの駆動回路 - Google Patents
複合振動子型超音波モータの駆動回路Info
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- JPH0591767A JPH0591767A JP3146332A JP14633291A JPH0591767A JP H0591767 A JPH0591767 A JP H0591767A JP 3146332 A JP3146332 A JP 3146332A JP 14633291 A JP14633291 A JP 14633291A JP H0591767 A JPH0591767 A JP H0591767A
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- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 4
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
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- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は、無負荷状態に浪費する入力パワー
を少なくできるようにして超音波モータの発熱を抑え、
熱破壊のおそれをなくした駆動回路を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明は、ねじり振動子２，３および縦振動
子を備えたステータと、ロータとを具備してなる超音波
モータを駆動する回路において、ねじり振動子２，３に
トランス１３を介して高周波発振回路１５と直流電源１
４とを並列接続し、トランス１３と直流電源１４との間
に、ねじり振動子２，３に印加される電流値の上限を決
定する電流リミッタを組み込んでなるものである。 【効果】 無負荷時において電流リミッタが電流制限す
ることで超音波モータには過大な入力パワーが連続的に
入力されることがなくなる。
を少なくできるようにして超音波モータの発熱を抑え、
熱破壊のおそれをなくした駆動回路を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明は、ねじり振動子２，３および縦振動
子を備えたステータと、ロータとを具備してなる超音波
モータを駆動する回路において、ねじり振動子２，３に
トランス１３を介して高周波発振回路１５と直流電源１
４とを並列接続し、トランス１３と直流電源１４との間
に、ねじり振動子２，３に印加される電流値の上限を決
定する電流リミッタを組み込んでなるものである。 【効果】 無負荷時において電流リミッタが電流制限す
ることで超音波モータには過大な入力パワーが連続的に
入力されることがなくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気ひずみ振動子を用い
た複合振動子型超音波モータに関する。
た複合振動子型超音波モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の超音波モータの一構造例
として、図３に示す構造の超音波モータが知られてい
る。図３に示す超音波モータＡは、ボトムナット１と環
状のねじり振動子２、３と中空のホルダー４と環状の縦
振動子５と中空のヘッド６と摩擦材８とロータ９を備
え、これらを中心軸１０により一体化して構成されてい
る。なお、前記構成において、ボトムナット１とねじり
振動子２、３とホルダー４と縦振動子５とヘッド６によ
りステータ７が構成されるようになっている。また、中
心軸１０には、ばね部材１１が装着されてロータ９をヘ
ッド７に摩擦材８を介して押圧するとともに、ロータ９
における中心軸１０の貫通部分には、ベアリング１２が
組み込まれている。
として、図３に示す構造の超音波モータが知られてい
る。図３に示す超音波モータＡは、ボトムナット１と環
状のねじり振動子２、３と中空のホルダー４と環状の縦
振動子５と中空のヘッド６と摩擦材８とロータ９を備
え、これらを中心軸１０により一体化して構成されてい
る。なお、前記構成において、ボトムナット１とねじり
振動子２、３とホルダー４と縦振動子５とヘッド６によ
りステータ７が構成されるようになっている。また、中
心軸１０には、ばね部材１１が装着されてロータ９をヘ
ッド７に摩擦材８を介して押圧するとともに、ロータ９
における中心軸１０の貫通部分には、ベアリング１２が
組み込まれている。
【０００３】前記構成の超音波モータＡにおいては、ね
じり振動子２、３がロータ９の回転駆動力を発生させ、
縦振動子５はステータ７とロータ９との接触制御を行な
うようになっている。即ち、ばね部材１１のばね力によ
ってヘッド６とロータ９が押圧触されている状態でねじ
り振動子２、３に電圧を印加すると、ねじり振動子２、
３のねじり力によって両者がその周方向に位置ずれを起
こしてロータ９は微小角度回転する、回転後に縦振動子
６でロータ９のヘッド６に対する押圧力を少なくする
と、ねじり振動子２、３の間のねじり量は相殺されて消
失する。ここで再びねじり振動子２、３に電圧を印加す
るとロータ９は再び微小角度回転することになる。以上
のような作用を繰り返し行なうことで、ロータ９を一定
の方向に回転させることができ、この構造の超音波モー
タは、低速で高トルクが容易に得られ、運転音が静かな
特徴を有している。
じり振動子２、３がロータ９の回転駆動力を発生させ、
縦振動子５はステータ７とロータ９との接触制御を行な
うようになっている。即ち、ばね部材１１のばね力によ
ってヘッド６とロータ９が押圧触されている状態でねじ
り振動子２、３に電圧を印加すると、ねじり振動子２、
３のねじり力によって両者がその周方向に位置ずれを起
こしてロータ９は微小角度回転する、回転後に縦振動子
６でロータ９のヘッド６に対する押圧力を少なくする
と、ねじり振動子２、３の間のねじり量は相殺されて消
失する。ここで再びねじり振動子２、３に電圧を印加す
るとロータ９は再び微小角度回転することになる。以上
のような作用を繰り返し行なうことで、ロータ９を一定
の方向に回転させることができ、この構造の超音波モー
タは、低速で高トルクが容易に得られ、運転音が静かな
特徴を有している。
【０００４】前記のように構成された複合振動子型超音
波モータＡの駆動回路の一構造例を図４に示す。図４に
おいて２、３はねじり振動子を示し、これらの振動子
２、３にはトランス１３の一次側が電気的に接続され、
トランス１３の２次側にはＦＥＴを介して直流電源１４
と高周波発振回路１５が接続されている。なお、図面で
は超音波モータＡの縦振動子６の駆動回路を省略した
が、実際には縦振動子６にも所望の電圧を印加できるよ
うに電源が接続されている。
波モータＡの駆動回路の一構造例を図４に示す。図４に
おいて２、３はねじり振動子を示し、これらの振動子
２、３にはトランス１３の一次側が電気的に接続され、
トランス１３の２次側にはＦＥＴを介して直流電源１４
と高周波発振回路１５が接続されている。なお、図面で
は超音波モータＡの縦振動子６の駆動回路を省略した
が、実際には縦振動子６にも所望の電圧を印加できるよ
うに電源が接続されている。
【０００５】前記構成の駆動回路を備えた複合振動子型
超音波モータにあっては、縦振動子６およびねじり振動
子２、３にそれぞれ数１００Ｖ〜１０００Ｖの交流電圧
を約２０ｋＨｚの周波数で印加して駆動している。ここ
で前記構成の超音波モータのねじり振動子２、３に対す
る入力パワー（Ｗ）とトルク（ｋｇ・ｃｍ）との関係を
図５に示す。図５から明らかなように、ねじり素子２、
３に入力されるパワーは、トルク＝０の時に最大とな
り、トルクが上昇するにつれて少なくて済むことにな
る。従って一定の電圧を印加する駆動回路の場合、トル
ク＝０の時に、即ち、超音波モータに対する負荷が無い
時に最大の電流が流れていることになり、極めてロスが
多いものである。
超音波モータにあっては、縦振動子６およびねじり振動
子２、３にそれぞれ数１００Ｖ〜１０００Ｖの交流電圧
を約２０ｋＨｚの周波数で印加して駆動している。ここ
で前記構成の超音波モータのねじり振動子２、３に対す
る入力パワー（Ｗ）とトルク（ｋｇ・ｃｍ）との関係を
図５に示す。図５から明らかなように、ねじり素子２、
３に入力されるパワーは、トルク＝０の時に最大とな
り、トルクが上昇するにつれて少なくて済むことにな
る。従って一定の電圧を印加する駆動回路の場合、トル
ク＝０の時に、即ち、超音波モータに対する負荷が無い
時に最大の電流が流れていることになり、極めてロスが
多いものである。
【０００６】ここで例えば、超音波モータの全ての動作
状態で超音波モータを十分に満足に動作させるための駆
動回路を製作する場合、トルク＝０の場合の最大パワー
を十分に駆動できる容量の駆動回路を作らなければなら
ない。しかしながら図５に示すように、例えば、８ｋｇ
・ｃｍのトルクを必要とするものを超音波モータで駆動
する場合は、最大パワーの半分以下のパワーで良いため
に、最大入力パワー用の駆動回路では、明らかに出力過
剰な回路となるので、その分の製造コストが高くなる問
題がある。しかし逆に、８ｋｇ・ｃｍ用の駆動回路を設
計した場合に、何等かの原因で超音波モータが無負荷の
状態で連続駆動された場合（例えば、超音波モータのロ
ータの接続が外れて自由な状態になって空回りされた場
合）、最大入力パワーが連続的に入力される結果、駆動
回路のヒューズが切れたり、最悪の場合は駆動回路のト
ランジスタなどの電子部品の破壊を引き起こす可能性が
ある。
状態で超音波モータを十分に満足に動作させるための駆
動回路を製作する場合、トルク＝０の場合の最大パワー
を十分に駆動できる容量の駆動回路を作らなければなら
ない。しかしながら図５に示すように、例えば、８ｋｇ
・ｃｍのトルクを必要とするものを超音波モータで駆動
する場合は、最大パワーの半分以下のパワーで良いため
に、最大入力パワー用の駆動回路では、明らかに出力過
剰な回路となるので、その分の製造コストが高くなる問
題がある。しかし逆に、８ｋｇ・ｃｍ用の駆動回路を設
計した場合に、何等かの原因で超音波モータが無負荷の
状態で連続駆動された場合（例えば、超音波モータのロ
ータの接続が外れて自由な状態になって空回りされた場
合）、最大入力パワーが連続的に入力される結果、駆動
回路のヒューズが切れたり、最悪の場合は駆動回路のト
ランジスタなどの電子部品の破壊を引き起こす可能性が
ある。
【０００７】また、無負荷の時は超音波モータに最大の
パワーが入力されているにもかかわらず、超音波モータ
は仕事をしていないわけであるから、入力パワーのほと
んどは熱に変わり、超音波モータが過熱する原因となっ
て超音波モータ自身の劣化あるいは破壊につながるおそ
れがある。
パワーが入力されているにもかかわらず、超音波モータ
は仕事をしていないわけであるから、入力パワーのほと
んどは熱に変わり、超音波モータが過熱する原因となっ
て超音波モータ自身の劣化あるいは破壊につながるおそ
れがある。
【０００８】本願発明は前記課題に鑑みてなされたもの
で、無負荷状態に浪費する入力パワーを少なくできるよ
うにして超音波モータの発熱を抑え、熱破壊のおそれを
なくした複合駆動型超音波モータの駆動回路を提供する
ことを目的とする。
で、無負荷状態に浪費する入力パワーを少なくできるよ
うにして超音波モータの発熱を抑え、熱破壊のおそれを
なくした複合駆動型超音波モータの駆動回路を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、ねじり振動子および縦振動子
を備えたステータと、ロータとを具備してなり、ねじり
振動子に高周波電流を印加してロータに回転力を生じさ
せ、縦振動子に所定電圧を印加してステータとロータと
の接触制御を行なう複合振動子型超音波モータを駆動す
る回路において、ねじり振動子にトランスを介して高周
波発振回路と直流電源とが並列接続され、トランスと直
流電源との間に、ねじり素子に印加される電流値の上限
を規制する電流リミッタが組み込まれてなるものであ
る。
記課題を解決するために、ねじり振動子および縦振動子
を備えたステータと、ロータとを具備してなり、ねじり
振動子に高周波電流を印加してロータに回転力を生じさ
せ、縦振動子に所定電圧を印加してステータとロータと
の接触制御を行なう複合振動子型超音波モータを駆動す
る回路において、ねじり振動子にトランスを介して高周
波発振回路と直流電源とが並列接続され、トランスと直
流電源との間に、ねじり素子に印加される電流値の上限
を規制する電流リミッタが組み込まれてなるものであ
る。
【００１０】
【作用】本願発明の構成において超音波モータには、従
来と同様にトルクに反比例する入力パワーが電源から供
給される。しかし、何等かの原因により超音波モータが
無負荷状態となって最大パワーが連続的に入力された場
合、電流リミッタが作動して入力を制限する。よって超
音波モータには最大パワーが連続的に入力されることが
なくなり、駆動回路に無理がかからないとともに、超音
波モータ自身の過熱や損傷は起こらない。
来と同様にトルクに反比例する入力パワーが電源から供
給される。しかし、何等かの原因により超音波モータが
無負荷状態となって最大パワーが連続的に入力された場
合、電流リミッタが作動して入力を制限する。よって超
音波モータには最大パワーが連続的に入力されることが
なくなり、駆動回路に無理がかからないとともに、超音
波モータ自身の過熱や損傷は起こらない。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本願発明の駆動回路の一実施例を示
すものである。この例の駆動回路において、図５に示す
従来の駆動回路の構成要素と同等の構成要素には、同一
符号を付してそれらの説明は省略する。この実施例にお
いて従来例と異っているのは、直流電源１４とトランス
１３との間に電流リミッタ１６を直列に組み込んだ点で
ある。そして、この実施例の駆動回路も従来の駆動回路
と同様に図３に示す構成の複合駆動型超音波モータＡに
接続されて使用されるようになっている。
て説明する。図１は本願発明の駆動回路の一実施例を示
すものである。この例の駆動回路において、図５に示す
従来の駆動回路の構成要素と同等の構成要素には、同一
符号を付してそれらの説明は省略する。この実施例にお
いて従来例と異っているのは、直流電源１４とトランス
１３との間に電流リミッタ１６を直列に組み込んだ点で
ある。そして、この実施例の駆動回路も従来の駆動回路
と同様に図３に示す構成の複合駆動型超音波モータＡに
接続されて使用されるようになっている。
【００１２】前記電流リミッタ１６は、超音波モータＡ
に許容値以上のパワーが入力された場合に直流電源１４
が負荷する電圧を減少させるものである。図２に電流リ
ミッタ１６の一構成例を示す。この例の装置は入力端子
と出力端子との間に、抵抗ＲとトランジスタＴｒ1とト
ランジスタＴｒ2と基準電圧源を組み込んでなる回路構
成となっている。この回路構成によれば、トランジスタ
Ｔｒ1において矢印で示す方向の電位はＶＢＥ＝ｉ0×Ｒ
となるので、ｉ0＝ＶＢＥ／Ｒ≒０.６／Ｒなる関係が成
り立つ。ここで例えば、抵抗Ｒを１Ωに設定した場合、
ｉ0＝０.６／１＝０.６ＡでＴｒ1がＯＮになり、Ｔｒ2
のベースエミッタをショートするために、Ｔｒ2がオフ
になって電流を遮断する。これにより超音波モータへの
過大電流負荷を防止できる。
に許容値以上のパワーが入力された場合に直流電源１４
が負荷する電圧を減少させるものである。図２に電流リ
ミッタ１６の一構成例を示す。この例の装置は入力端子
と出力端子との間に、抵抗ＲとトランジスタＴｒ1とト
ランジスタＴｒ2と基準電圧源を組み込んでなる回路構
成となっている。この回路構成によれば、トランジスタ
Ｔｒ1において矢印で示す方向の電位はＶＢＥ＝ｉ0×Ｒ
となるので、ｉ0＝ＶＢＥ／Ｒ≒０.６／Ｒなる関係が成
り立つ。ここで例えば、抵抗Ｒを１Ωに設定した場合、
ｉ0＝０.６／１＝０.６ＡでＴｒ1がＯＮになり、Ｔｒ2
のベースエミッタをショートするために、Ｔｒ2がオフ
になって電流を遮断する。これにより超音波モータへの
過大電流負荷を防止できる。
【００１３】前記電流リミッタ１６を組み込んだ駆動回
路によって超音波モータＡを駆動するならば、何等かの
原因によって仮に超音波モータＡが無負荷状態になって
超音波モータＡに直流電源１４から大きなパワーが入力
される状態になろうとした場合、所定のパワー値で電流
リミッタ１６が作動し、直流電源１４からねじり振動子
２、３に負荷される電圧をその値以上大きくしない。即
ち、超音波モータＡに加わるパワー値は所定値より大き
くなることがない。よって超音波モータＡに無理なパワ
ーが入力されることがなく、超音波モータＡの異常発熱
が起こらないとともに、駆動回路の電子部品並びに超音
波モータＡの部品に負荷をかけることがない。従って超
音波モータが無負荷状態になっても駆動回路の故障や部
品の破壊が起こることはなくなり、超音波モータ自身が
過熱して損傷することもなくなる。また、駆動回路の設
計時において、超音波モータＡの最大負荷に合わせて駆
動回路の設計ができるので、余裕を見込んだ無駄な容量
の回路設計を行なわなくとも良くなり、このような無駄
の無い回路を用いても超音波モータＡの劣化や破壊を引
き起こすことがない。
路によって超音波モータＡを駆動するならば、何等かの
原因によって仮に超音波モータＡが無負荷状態になって
超音波モータＡに直流電源１４から大きなパワーが入力
される状態になろうとした場合、所定のパワー値で電流
リミッタ１６が作動し、直流電源１４からねじり振動子
２、３に負荷される電圧をその値以上大きくしない。即
ち、超音波モータＡに加わるパワー値は所定値より大き
くなることがない。よって超音波モータＡに無理なパワ
ーが入力されることがなく、超音波モータＡの異常発熱
が起こらないとともに、駆動回路の電子部品並びに超音
波モータＡの部品に負荷をかけることがない。従って超
音波モータが無負荷状態になっても駆動回路の故障や部
品の破壊が起こることはなくなり、超音波モータ自身が
過熱して損傷することもなくなる。また、駆動回路の設
計時において、超音波モータＡの最大負荷に合わせて駆
動回路の設計ができるので、余裕を見込んだ無駄な容量
の回路設計を行なわなくとも良くなり、このような無駄
の無い回路を用いても超音波モータＡの劣化や破壊を引
き起こすことがない。
【００１４】
【発明の効果】本発明による超音波モータには、従来の
超音波モータと同様にトルクに反比例する入力パワーが
電源から供給される。しかし、何等かの原因により超音
波モータが無負荷状態となって最大パワーが連続的に入
力された場合であっても、電流リミッタが作動して入力
パワーを制限する。このため超音波モータには過大な入
力パワーが連続的に入力されることがなくなる。よって
無負荷時において、超音波モータに付属する電子部品は
もとより、駆動回路に付属する電子部品も熱により損傷
することがなくなり、超音波モータ自身の過熱や損傷を
防止することができる。また、過大電流を考慮せずに回
路設計できるので、回路に使用する電子部品のコストを
安くすることができる。
超音波モータと同様にトルクに反比例する入力パワーが
電源から供給される。しかし、何等かの原因により超音
波モータが無負荷状態となって最大パワーが連続的に入
力された場合であっても、電流リミッタが作動して入力
パワーを制限する。このため超音波モータには過大な入
力パワーが連続的に入力されることがなくなる。よって
無負荷時において、超音波モータに付属する電子部品は
もとより、駆動回路に付属する電子部品も熱により損傷
することがなくなり、超音波モータ自身の過熱や損傷を
防止することができる。また、過大電流を考慮せずに回
路設計できるので、回路に使用する電子部品のコストを
安くすることができる。
【図１】図１は本願発明の一実施例を示す回路図であ
る。
る。
【図２】図２は本願発明に係る電流リミッタの一例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図３】図３は超音波モータの一例の断面図である。
【図４】図４は従来の駆動回路の一構成例を示す回路図
である。
である。
【図５】図５は超音波モータに加える入力パワーとトル
クの関係を示すグラフである。
クの関係を示すグラフである。
Ａ 超音波モータ ２、３ ねじり振動子 ５ 縦素子 ７ ステータ ９ ロータ １０ 中心軸 １３ トランス １４ 直流電源 １５ 高周波発振回路 １６ 電流リミッタ
Claims (1)
- 【請求項１】 ねじり振動子および縦振動子を備えたス
テータと、ロータとを具備してなり、ねじり振動子に高
周波電流を印加してロータに回転力を生じさせ、縦振動
子に所定電圧を印加してステータとロータとの接触制御
を行なう複合振動子型超音波モータを駆動する回路にお
いて、 ねじり振動子にトランスを介して高周波発振回路と直流
電源とが並列接続され、トランスと直流電源との間に、
ねじり振動子に印加される電流値の上限を規制する電流
リミッタが組み込まれてなることを特徴とする複合振動
子型超音波モータの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146332A JPH0591767A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 複合振動子型超音波モータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146332A JPH0591767A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 複合振動子型超音波モータの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0591767A true JPH0591767A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=15405295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146332A Pending JPH0591767A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 複合振動子型超音波モータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0591767A (ja) |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP3146332A patent/JPH0591767A/ja active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990112 |