JPH0697858B2 - 超音波モーターの駆動回路 - Google Patents
超音波モーターの駆動回路Info
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- JPH0697858B2 JPH0697858B2 JP59195974A JP19597484A JPH0697858B2 JP H0697858 B2 JPH0697858 B2 JP H0697858B2 JP 59195974 A JP59195974 A JP 59195974A JP 19597484 A JP19597484 A JP 19597484A JP H0697858 B2 JPH0697858 B2 JP H0697858B2
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- 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
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- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、超音波振動を利用した超音波モーターに係か
り、特に弾性体を励振させる圧電体を制御する駆動回路
に関する。
り、特に弾性体を励振させる圧電体を制御する駆動回路
に関する。
（発明の背景） 超音波モーターは、マグロウヒル社発行の「日経メカニ
カル、1983.2.28号」に開示されている如く、第４図及
び第５図に示すように弾性リング17と圧電体１とで構成
されるステーター部16と、ローター部15とから構成され
ている。この圧電体１の端子Mr-Mg間と端子Ml-Mg間は、
各々ある静電容量Cr,Clを有するコンデンサと見なすこ
とができる。ステーター部16の圧電体１をある特定の周
波数fmで励振させると、弾性リング17のローター側表面
には、これと同じ周波数を有する進行波が最も効率良く
発生する。この特定の周波数fmのことを以後、超音波モ
ーターの機械的共振周波数と呼ぶ。この機械的周波数fm
なる進行波がステーター部16に発生することにより、ロ
ーター部15が駆動される。
カル、1983.2.28号」に開示されている如く、第４図及
び第５図に示すように弾性リング17と圧電体１とで構成
されるステーター部16と、ローター部15とから構成され
ている。この圧電体１の端子Mr-Mg間と端子Ml-Mg間は、
各々ある静電容量Cr,Clを有するコンデンサと見なすこ
とができる。ステーター部16の圧電体１をある特定の周
波数fmで励振させると、弾性リング17のローター側表面
には、これと同じ周波数を有する進行波が最も効率良く
発生する。この特定の周波数fmのことを以後、超音波モ
ーターの機械的共振周波数と呼ぶ。この機械的周波数fm
なる進行波がステーター部16に発生することにより、ロ
ーター部15が駆動される。
この超音波モーターの駆動回路は、第５図に示す如く、
圧電体１、コイルLl,Lr、発振器２から構成されてい
る。圧電体１と発振器２とは、端子Ggと端子Mgとで接続
され、また端子Grと端子Mr、及び端子Glと端子Mlでそれ
ぞれ間にコイルLr,コイルLlを介して接続されている。
発振器２は、端子Gr-Gg間と端子Gl-Gg間に互いに90度位
相が異なる発振周波数ｆなる正弦波を発生する。このコ
イルLl,Lrは、超音波モーターにより効率良く電力を供
給するために設けられている。ここで、コイルLrのイン
ダクタンスLrを、超音波モーターの機械的共振周波数fm
で駆動回路が直列共振するように、 Lr＝1/4π2・fm・Cr （但し、CrはコンデンサCrの静電容量とする。） となるように選択し、同様にコイルLlのインダクタンス
Llも選択する。発振器２より、発振周波数fmなる正弦波
を発生させると、端子Mr-Mg間には発振器２の発振電圧
Ｖに比べて非常に大きな電圧Vf、 Vf＝V/ωCr・Ｒ （但し、ω＝２πfm,Rはリード線などの抵抗値であ
る。） が加わり、弾性リングが励振されて第１の定在波が生じ
る。同様に、端子Ml-Mg間に非常に大きな電圧Vf′、 Vf′＝V/ωCl・Ｒ （但し、ω＝２πfm,Rはリード線などの抵抗値であ
る。） が加わり、弾性リングが励振されて第２の定在波が生じ
る。
圧電体１、コイルLl,Lr、発振器２から構成されてい
る。圧電体１と発振器２とは、端子Ggと端子Mgとで接続
され、また端子Grと端子Mr、及び端子Glと端子Mlでそれ
ぞれ間にコイルLr,コイルLlを介して接続されている。
発振器２は、端子Gr-Gg間と端子Gl-Gg間に互いに90度位
相が異なる発振周波数ｆなる正弦波を発生する。このコ
イルLl,Lrは、超音波モーターにより効率良く電力を供
給するために設けられている。ここで、コイルLrのイン
ダクタンスLrを、超音波モーターの機械的共振周波数fm
で駆動回路が直列共振するように、 Lr＝1/4π2・fm・Cr （但し、CrはコンデンサCrの静電容量とする。） となるように選択し、同様にコイルLlのインダクタンス
Llも選択する。発振器２より、発振周波数fmなる正弦波
を発生させると、端子Mr-Mg間には発振器２の発振電圧
Ｖに比べて非常に大きな電圧Vf、 Vf＝V/ωCr・Ｒ （但し、ω＝２πfm,Rはリード線などの抵抗値であ
る。） が加わり、弾性リングが励振されて第１の定在波が生じ
る。同様に、端子Ml-Mg間に非常に大きな電圧Vf′、 Vf′＝V/ωCl・Ｒ （但し、ω＝２πfm,Rはリード線などの抵抗値であ
る。） が加わり、弾性リングが励振されて第２の定在波が生じ
る。
従って、発生器２より、90度位相が相異なる発振周波数
fmなる２つの正弦波を同時に圧電体１に加えると、ステ
ーター部16に第１の定在波と第２の定在波が合成されて
進行波が発生し、ローター部15が回転される。
fmなる２つの正弦波を同時に圧電体１に加えると、ステ
ーター部16に第１の定在波と第２の定在波が合成されて
進行波が発生し、ローター部15が回転される。
ところが、超音波モーターが駆動される環境が変化して
温度変化や経時変化等がおこると、超音波モーターの機
械的共振周波数fmは殆ど影響を受けないのに対し、圧電
体１の端子Mr-Mg間及び端子Ml-Mg間の静電容量Cr,Clは
共に大きく変化するので、圧電体の電気的共振周波数fe
は変化してしまう。その結果、駆動回路は超音波モータ
ーの機械的共振周波数fmと電気的共振周波数feとが一致
しなく成ってしまうので、進行波の発生の効率は減少
し、モーターとしての駆動効率が低下する。
温度変化や経時変化等がおこると、超音波モーターの機
械的共振周波数fmは殆ど影響を受けないのに対し、圧電
体１の端子Mr-Mg間及び端子Ml-Mg間の静電容量Cr,Clは
共に大きく変化するので、圧電体の電気的共振周波数fe
は変化してしまう。その結果、駆動回路は超音波モータ
ーの機械的共振周波数fmと電気的共振周波数feとが一致
しなく成ってしまうので、進行波の発生の効率は減少
し、モーターとしての駆動効率が低下する。
（発明の目的） 本発明は、この欠点を解決し、超音波モーターの駆動回
路の電気的共振周波数を常に超音波モーターの機械的共
振周波数にほぼ一致させることにより、環境の変化によ
る超音波モーターの駆動条件が変化しても超音波モータ
ーの駆動効率の低下を防止するように機能する超音波モ
ーターの駆動回路を提供すことを目的とする。
路の電気的共振周波数を常に超音波モーターの機械的共
振周波数にほぼ一致させることにより、環境の変化によ
る超音波モーターの駆動条件が変化しても超音波モータ
ーの駆動効率の低下を防止するように機能する超音波モ
ーターの駆動回路を提供すことを目的とする。
（発明の概要） かかる目的を達成するために、本発明は、超音波モータ
ーの機械的共振周波数に、駆動回路の電気的共振周波数
を一致させるために、可変インピーダンス素子回路及び
その制御回路を設け、温度変化や経時変化などに対し
て、超音波モーターの駆動効率の低下を防止するように
成したことを技術的要点としている。
ーの機械的共振周波数に、駆動回路の電気的共振周波数
を一致させるために、可変インピーダンス素子回路及び
その制御回路を設け、温度変化や経時変化などに対し
て、超音波モーターの駆動効率の低下を防止するように
成したことを技術的要点としている。
（実施例） 第１図乃至第３図は、本発明の好適な一実施例を示し、
第１図は超音波モーターの駆動回路の概略図を示す。第
１図に於いて、インピーダンス素子回路３とインピーダ
ンス素子制御回路４とを駆動回路中に組み込み、圧電体
１の静電容量の変化をインピーダンス素子回路３を制御
することで調整する。このインピーダンス素子回路３を
含めた駆動回路の電気的共振周波数と、超音波モーター
の機械的共振周波数とを常に一致させる為に、インピー
ダンス素子制御回路４は、圧電体１のMr-Mg間の電圧
ＣとコイルLrの電圧Ｌを、端子Ig-Ic間と端子Ig-Il間
とでピックアップし、両者の電圧の大小を比較した後、
インピーダンス素子回路３を制御する制御信号を端子群
Ｏから出力する。このインピーダンス制御回路４の出力
端子群Ｏからの制御信号により、インピーダンス素子回
路３は内部の容量リアクタンス成分の増減を行い前記両
電圧を一致させるように機能する。この原理を次に説明
する。
第１図は超音波モーターの駆動回路の概略図を示す。第
１図に於いて、インピーダンス素子回路３とインピーダ
ンス素子制御回路４とを駆動回路中に組み込み、圧電体
１の静電容量の変化をインピーダンス素子回路３を制御
することで調整する。このインピーダンス素子回路３を
含めた駆動回路の電気的共振周波数と、超音波モーター
の機械的共振周波数とを常に一致させる為に、インピー
ダンス素子制御回路４は、圧電体１のMr-Mg間の電圧
ＣとコイルLrの電圧Ｌを、端子Ig-Ic間と端子Ig-Il間
とでピックアップし、両者の電圧の大小を比較した後、
インピーダンス素子回路３を制御する制御信号を端子群
Ｏから出力する。このインピーダンス制御回路４の出力
端子群Ｏからの制御信号により、インピーダンス素子回
路３は内部の容量リアクタンス成分の増減を行い前記両
電圧を一致させるように機能する。この原理を次に説明
する。
第１図（Ｂ）において、第１図（Ａ）の圧電体１の端子
Mr-Mg間に対応するコンデンサをコンデンサCrで示して
おり、また第１図（Ａ）の発振器２内の交流電源の電圧
を、コンデンサCrの電圧をＣ、コイルLrの電圧を
Ｌ、抵抗Ｒの電圧をＬと示している。
Mr-Mg間に対応するコンデンサをコンデンサCrで示して
おり、また第１図（Ａ）の発振器２内の交流電源の電圧
を、コンデンサCrの電圧をＣ、コイルLrの電圧を
Ｌ、抵抗Ｒの電圧をＬと示している。
この回路の誘導リアクタンスXL及び容量リアクタンスXC
は、 XL＝ωLr XC＝1/ωCr と表せる。
は、 XL＝ωLr XC＝1/ωCr と表せる。
この回路の共振条件は、 XL＝XC となるので ｜XL・｜＝｜XC・｜ ｜Ｌ｜＝｜Ｃ｜となる。
従って、圧電体１が共振する条件は、 であるので、静電容量CrとインダクタンスLrとを上式を
満たすように設定する。
満たすように設定する。
もし、前述した如く温度変化等が生じた場合は、圧電体
１の静電容量が変化する。一般に温度が上昇すると、圧
電体１の静電容量Crは、 Cr＝Co＋ΔＣ（Coは温度変化する前の圧電体１の静電容
量、ΔＣは温度変化による前記静電容量の変化分）と増
加する。
１の静電容量が変化する。一般に温度が上昇すると、圧
電体１の静電容量Crは、 Cr＝Co＋ΔＣ（Coは温度変化する前の圧電体１の静電容
量、ΔＣは温度変化による前記静電容量の変化分）と増
加する。
従って、式（１）は、 となり、また逆に温度が低下すると静電容量CrがCr＝Co
−ΔＣと言うように減少した場合は、 ｜Ｌ｜＜｜Ｃ｜ となり、圧電体１の電圧Ｃとコイルの電圧Ｌとを検
出することにより、電気的共振周波数と機械的共振周波
数とを一致させるように制御できる。
−ΔＣと言うように減少した場合は、 ｜Ｌ｜＜｜Ｃ｜ となり、圧電体１の電圧Ｃとコイルの電圧Ｌとを検
出することにより、電気的共振周波数と機械的共振周波
数とを一致させるように制御できる。
超音波モーターの駆動される環境により、温度が違うた
めその温度変化によって圧電体１の静電容量が変化し、
圧電体１の電圧（端子Mr-Mg間電圧）とコイルLrの電圧
のバランスが崩れる。つまり、駆動回路の電気的共振周
波数feは（１）式より、 電気的共振周波数が変動してしまい超音波モーターの機
械的共振周波数と一致しなくなる。このとき、両者の電
圧は前述した如く、インピーダンス素子制御回路４の端
子Ig-Ic間と端子Ig-Il間とで検出され、インピーダンス
素子制御回路４は、インピーダンス素子回路３の容量リ
アクタンス成分の増減の決定し、制御信号を端子群Ｏか
ら出力する。この端子群Ｏから出力された制御信号によ
り、インピーダンス素子回路３の容量リアクタンス成分
が超音波モーターの機械的共振周波数に駆動回路の電気
的共振周波数を合致させる方向に増減される。
めその温度変化によって圧電体１の静電容量が変化し、
圧電体１の電圧（端子Mr-Mg間電圧）とコイルLrの電圧
のバランスが崩れる。つまり、駆動回路の電気的共振周
波数feは（１）式より、 電気的共振周波数が変動してしまい超音波モーターの機
械的共振周波数と一致しなくなる。このとき、両者の電
圧は前述した如く、インピーダンス素子制御回路４の端
子Ig-Ic間と端子Ig-Il間とで検出され、インピーダンス
素子制御回路４は、インピーダンス素子回路３の容量リ
アクタンス成分の増減の決定し、制御信号を端子群Ｏか
ら出力する。この端子群Ｏから出力された制御信号によ
り、インピーダンス素子回路３の容量リアクタンス成分
が超音波モーターの機械的共振周波数に駆動回路の電気
的共振周波数を合致させる方向に増減される。
従って、駆動回路の電気的共振周波数は、インピーダン
ス素子制御回路４により、環境の温度等が変化しても常
に超音波モーターの機械的共振周波数に一致するように
なり、外乱による駆動効率の低下は防止できる。
ス素子制御回路４により、環境の温度等が変化しても常
に超音波モーターの機械的共振周波数に一致するように
なり、外乱による駆動効率の低下は防止できる。
第２図はインピーダンス素子回路３の一例を示す回路図
である。第２図において、インピーダンス素子回路３
は、静電容量素子C1〜C5とスイッチSw1〜Sw5とを各々接
続して、そのスイッチSw1〜Sw5をインピーダンス素子制
御回路４の端子群Ｏ（O1〜O5）からの制御信号により制
御するように構成している。この静電容量素子C1〜C5の
各々の静電容量をC1〜C5とすると、 例えば、C2＝C1/2、C3＝C1/4、 C4＝C1/8、C5＝C1/16 のように設定される。また、スイッチSw1〜Sw5は、リレ
ースイッチやアナログスイッチなどで構成されている。
である。第２図において、インピーダンス素子回路３
は、静電容量素子C1〜C5とスイッチSw1〜Sw5とを各々接
続して、そのスイッチSw1〜Sw5をインピーダンス素子制
御回路４の端子群Ｏ（O1〜O5）からの制御信号により制
御するように構成している。この静電容量素子C1〜C5の
各々の静電容量をC1〜C5とすると、 例えば、C2＝C1/2、C3＝C1/4、 C4＝C1/8、C5＝C1/16 のように設定される。また、スイッチSw1〜Sw5は、リレ
ースイッチやアナログスイッチなどで構成されている。
第３図は、インピーダンス素子制御回路４の一例を示す
回路図である。第３図において、インピーダンス素子制
御回路４の端子Ig-Il間及び端子Ig-Ic間には、コイルLr
の電圧Ｌ及び圧電体１の電圧Ｃが入力され、そして
両電圧は各々サンプルホールド回路５及び５′に入力さ
れている。このサンプルホールド回路５及び５′は、モ
ノマルチバイブレータ12′からリセット信号が入力され
るまでは入力電圧Ｌ及びＣの最大値（Ｌ）max及
び（Ｃ）maxを保持してコンパレータ６及び６′に入
力している。この最大値（Ｌ）max（又はＣ）max）
はリセット信号が出力されるまでの一定期間の入力電圧
Ｌ（又はＣ）の最大値の平均した値である。この最
大値（Ｌ）max及び（Ｃ）maxをコンパレータ６及び
６′において比較し、温度変化等により圧電体１の静電
容量が変化したことを検知して、｜Ｌ｜＞｜Ｃ｜で
あれば、端子106はＬレベル信号を出力し、又端子107は
Ｈレベル信号を出力する。また、｜Ｌ｜＜｜Ｃ｜で
あれば、端子106はＨレベル信号を出力し、又端子107は
Ｌレベル信号を出力する。従って、｜Ｌ｜≠｜Ｃ｜
であれば、オアゲート９は端子108からＨレベル信号を
出力する。
回路図である。第３図において、インピーダンス素子制
御回路４の端子Ig-Il間及び端子Ig-Ic間には、コイルLr
の電圧Ｌ及び圧電体１の電圧Ｃが入力され、そして
両電圧は各々サンプルホールド回路５及び５′に入力さ
れている。このサンプルホールド回路５及び５′は、モ
ノマルチバイブレータ12′からリセット信号が入力され
るまでは入力電圧Ｌ及びＣの最大値（Ｌ）max及
び（Ｃ）maxを保持してコンパレータ６及び６′に入
力している。この最大値（Ｌ）max（又はＣ）max）
はリセット信号が出力されるまでの一定期間の入力電圧
Ｌ（又はＣ）の最大値の平均した値である。この最
大値（Ｌ）max及び（Ｃ）maxをコンパレータ６及び
６′において比較し、温度変化等により圧電体１の静電
容量が変化したことを検知して、｜Ｌ｜＞｜Ｃ｜で
あれば、端子106はＬレベル信号を出力し、又端子107は
Ｈレベル信号を出力する。また、｜Ｌ｜＜｜Ｃ｜で
あれば、端子106はＨレベル信号を出力し、又端子107は
Ｌレベル信号を出力する。従って、｜Ｌ｜≠｜Ｃ｜
であれば、オアゲート９は端子108からＨレベル信号を
出力する。
発振部11とモノマルチバイブレータ12,12′とから構成
されるタイミング回路により、アップダウンカウンター
７を作動させてスイッチ駆動ドライバー８の出力端子Ｏ
（O1〜O5）から制御信号をインピーダンス素子３に出力
するようにしている。第３図（Ｂ）に示す如く端子104
と103とは、端子105から出力されるパルス信号に基づき
パルス信号を発生している。時点t1での端子104からの
Ｈレベル信号は、オアゲート９の端子108がＨレベル信
号のときのみアンドゲート10を通り、端子109からＨレ
ベル信号を出力させアップダウンカウンター７を作動さ
せる。第３図（Ｂ）に示される如く、端子104からＨレ
ベル信号が出力された直後に、時点t2において時点t3ま
での間、モノマルチバイブレータ12′の端子103からリ
セット信号がサンプルホールド回路５及び５′に入力さ
れるので、最大値（Ｌ）max及び（Ｃ）maxはカット
される。時点t3において、モノマルチバイブレータ12′
からのリセット信号がカットされるので、サンプルホー
ルド回路５及び５′は、その区間（時点t3〜t4）での最
大電圧（Ｌ）max及び（Ｃ）maxを出力することにな
る。
されるタイミング回路により、アップダウンカウンター
７を作動させてスイッチ駆動ドライバー８の出力端子Ｏ
（O1〜O5）から制御信号をインピーダンス素子３に出力
するようにしている。第３図（Ｂ）に示す如く端子104
と103とは、端子105から出力されるパルス信号に基づき
パルス信号を発生している。時点t1での端子104からの
Ｈレベル信号は、オアゲート９の端子108がＨレベル信
号のときのみアンドゲート10を通り、端子109からＨレ
ベル信号を出力させアップダウンカウンター７を作動さ
せる。第３図（Ｂ）に示される如く、端子104からＨレ
ベル信号が出力された直後に、時点t2において時点t3ま
での間、モノマルチバイブレータ12′の端子103からリ
セット信号がサンプルホールド回路５及び５′に入力さ
れるので、最大値（Ｌ）max及び（Ｃ）maxはカット
される。時点t3において、モノマルチバイブレータ12′
からのリセット信号がカットされるので、サンプルホー
ルド回路５及び５′は、その区間（時点t3〜t4）での最
大電圧（Ｌ）max及び（Ｃ）maxを出力することにな
る。
その際、｜Ｌ｜≠｜Ｃ｜であれば時点t4で端子104
からＨレベル信号が出力されるので、前述の如くアンド
ゲート10からＨレベル信号が出力される。
からＨレベル信号が出力されるので、前述の如くアンド
ゲート10からＨレベル信号が出力される。
このように、｜Ｌ｜≠｜Ｃ｜である間は、繰り返し
パルス信号をアップダウンカウンター７に出力する。
パルス信号をアップダウンカウンター７に出力する。
アップダウンカウンター７の内部カウンターは、コンパ
レータ６からの出力信号により増減され、端子106がＨ
レベル信号を出力している場合は、内部カウンターがア
ンドゲート109から１パルスを受けると例えば、アップ
ダウンカウンター７の５ビットの出力信号が〔10000〕
(2)であったとすると〔10001〕(2)と言うように一段増
える。逆に、端子106がＬレベル信号を出力している場
合には、内部カウンターがアンドゲート106から１パル
スを受けると、アップダウンカウンター７の出力が〔10
000〕(2)であったとすると〔01111〕(2)と言うように一
段減るように構成されている。スイッチ駆動ドライバー
８は、アップダンカウンター７から出力される５ビット
の出力信号〔10000〕(2)等に対応して、第２図のスイッ
チSw1〜Sw5をオン／オフする制御信号を出力端子Ｏ（O1
〜O5）から出力する（前記出力信号の‘1'に基づいて対
応すスイッチSw1〜Sw5をオンし、また前記出力信号の
‘0'に基づいて対応するスイッチSw1〜Sw5をオフす
る。）このように、アップダウンカウンター７の出力信
号は、端子106がＨレベル信号を出力していればアンド
ゲート109から１パルス信号毎に増え、あるいは端子106
がＬレベル信号を出力していれば１パルス信号毎に減っ
たりすることにより、スイッチ駆動ドライバー８を制御
してインピーダンス素子回路３のスイッチSw1〜Sw5をオ
ン／オフする。このように、インピーダンス素子制御回
路４の出力端子Ｏから制御信号がインピーダンス素子回
路３に入力されることにより、インピーダンス素子回路
３のスイッチSw1〜Sw5がそれぞれオン／オフされ、その
結果、インピーダンス素子回路３の静電容量C1〜C5と圧
電体１の静電容量Cr（及びCl）の組合せの合成静電容量
が作られるので、電気的共振周波数が制御され、機械的
共振周波数と一致させられる。
レータ６からの出力信号により増減され、端子106がＨ
レベル信号を出力している場合は、内部カウンターがア
ンドゲート109から１パルスを受けると例えば、アップ
ダウンカウンター７の５ビットの出力信号が〔10000〕
(2)であったとすると〔10001〕(2)と言うように一段増
える。逆に、端子106がＬレベル信号を出力している場
合には、内部カウンターがアンドゲート106から１パル
スを受けると、アップダウンカウンター７の出力が〔10
000〕(2)であったとすると〔01111〕(2)と言うように一
段減るように構成されている。スイッチ駆動ドライバー
８は、アップダンカウンター７から出力される５ビット
の出力信号〔10000〕(2)等に対応して、第２図のスイッ
チSw1〜Sw5をオン／オフする制御信号を出力端子Ｏ（O1
〜O5）から出力する（前記出力信号の‘1'に基づいて対
応すスイッチSw1〜Sw5をオンし、また前記出力信号の
‘0'に基づいて対応するスイッチSw1〜Sw5をオフす
る。）このように、アップダウンカウンター７の出力信
号は、端子106がＨレベル信号を出力していればアンド
ゲート109から１パルス信号毎に増え、あるいは端子106
がＬレベル信号を出力していれば１パルス信号毎に減っ
たりすることにより、スイッチ駆動ドライバー８を制御
してインピーダンス素子回路３のスイッチSw1〜Sw5をオ
ン／オフする。このように、インピーダンス素子制御回
路４の出力端子Ｏから制御信号がインピーダンス素子回
路３に入力されることにより、インピーダンス素子回路
３のスイッチSw1〜Sw5がそれぞれオン／オフされ、その
結果、インピーダンス素子回路３の静電容量C1〜C5と圧
電体１の静電容量Cr（及びCl）の組合せの合成静電容量
が作られるので、電気的共振周波数が制御され、機械的
共振周波数と一致させられる。
従って、インピーダンス素子制御回路４は、端子Ig-Il
と端子Ig-Icとで電圧Ｌと電圧Ｃとを検出すること
により、サンプルホールド回路５及び５′から最大電圧
（Ｌ）max及び（Ｃ）maxをコンパレータ６及び６′
に入力し、その両電圧が一致するまでは前述の如くスイ
ッチ駆動ドライバー８を作動してインピーダンス素子回
路３を制御する。又、両電圧が一致したところ即ち電気
的共振周波数と機械的共振周波数とが一致したところで
は、端子106及び107からはＬレベル信号を出力し、オア
ゲート９の出力をＬレベル信号とする。
と端子Ig-Icとで電圧Ｌと電圧Ｃとを検出すること
により、サンプルホールド回路５及び５′から最大電圧
（Ｌ）max及び（Ｃ）maxをコンパレータ６及び６′
に入力し、その両電圧が一致するまでは前述の如くスイ
ッチ駆動ドライバー８を作動してインピーダンス素子回
路３を制御する。又、両電圧が一致したところ即ち電気
的共振周波数と機械的共振周波数とが一致したところで
は、端子106及び107からはＬレベル信号を出力し、オア
ゲート９の出力をＬレベル信号とする。
その結果、アップダウンカウンター７は作動せずスイッ
チ駆動ドライバー８も同様に作動せずインピーダンス素
子回路３は作動しない。
チ駆動ドライバー８も同様に作動せずインピーダンス素
子回路３は作動しない。
尚、本実施例は上述されたものに限られることはなく、
実施例では圧電体１のインピーダンスの変化分を補正す
るためにコンデンサを用いたが、例えば、その代わりに
コイルを用いて補正しても良い。更に、本実施例では圧
電体とコイルとを直列接続した直列共振回路を用いて説
明しているが、圧電体とコイルとを並列接続した並列共
振回路でも差し支えない。
実施例では圧電体１のインピーダンスの変化分を補正す
るためにコンデンサを用いたが、例えば、その代わりに
コイルを用いて補正しても良い。更に、本実施例では圧
電体とコイルとを直列接続した直列共振回路を用いて説
明しているが、圧電体とコイルとを並列接続した並列共
振回路でも差し支えない。
（発明の効果） 本発明は、可変インピーダンス素子回路とそれを制御す
る制御回路とを駆動回路に備えることにより、超音波モ
ーターの駆動時に環境の変化による温度変化や経時変化
等の外乱があっても、駆動回路の電気的共振周波数が常
に超音波モーターの機械的共振周波数にほぼ一致するよ
うにしてあるので、外乱による駆動効率の低下が防止で
き且つ実用性の高い超音波モーターを得ることができ
る。
る制御回路とを駆動回路に備えることにより、超音波モ
ーターの駆動時に環境の変化による温度変化や経時変化
等の外乱があっても、駆動回路の電気的共振周波数が常
に超音波モーターの機械的共振周波数にほぼ一致するよ
うにしてあるので、外乱による駆動効率の低下が防止で
き且つ実用性の高い超音波モーターを得ることができ
る。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例であり、第１図
（Ａ）は超音波モーターの駆動回路の概略図、第１図
（Ｂ）は第１図（Ａ）の原理を示す原理図、第２図は第
１図の（Ａ）のインピーダンス素子回路の回路図、第３
図（Ａ）は第１図（Ａ）のインピーダンス素子制御回路
の回路図、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の作動タイミン
グを示す説明図を示す。 第４図は従来の超音波モーターを示す斜視図であり、第
５図は第４図の駆動回路の回路図を示す。 （主要部分の符号の説明） １……圧電体 ２……発振器 ３……インピーダンス素子回路 ４……インピーダンス素子制御回路 Lr,Ll……コイル
（Ａ）は超音波モーターの駆動回路の概略図、第１図
（Ｂ）は第１図（Ａ）の原理を示す原理図、第２図は第
１図の（Ａ）のインピーダンス素子回路の回路図、第３
図（Ａ）は第１図（Ａ）のインピーダンス素子制御回路
の回路図、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の作動タイミン
グを示す説明図を示す。 第４図は従来の超音波モーターを示す斜視図であり、第
５図は第４図の駆動回路の回路図を示す。 （主要部分の符号の説明） １……圧電体 ２……発振器 ３……インピーダンス素子回路 ４……インピーダンス素子制御回路 Lr,Ll……コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−133082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46692（ＪＰ，Ａ) 信学技報Ｖｏｌ．84Ｎｏ．93（ＵＳ84− 22）Ｐ．23〜30（1984年７月23日)
Claims (1)
- 【請求項１】弾性体と、該弾性体を励振させる圧電体と
を有する超音波モーターを駆動する超音波モーターの駆
動回路において、 前記圧電体に並列に接続された可変インピーダンス素子
回路と、 前記超音波モーターの機械的共振周波数と、前記可変イ
ンピーダンス素子回路を含めた前記駆動回路の電気的共
振周波数とがほぼ等しくなるように、前記可変インピー
ダンス素子を制御する制御回路とを備えたことを特徴と
する超音波モーターの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59195974A JPH0697858B2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 超音波モーターの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59195974A JPH0697858B2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 超音波モーターの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6176078A JPS6176078A (ja) | 1986-04-18 |
| JPH0697858B2 true JPH0697858B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=16350096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59195974A Expired - Lifetime JPH0697858B2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | 超音波モーターの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697858B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63178777A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | Wako Denki Kk | 振動子用電源 |
| JP2537267B2 (ja) * | 1988-05-30 | 1996-09-25 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエ―タ―装置 |
| US7157830B2 (en) * | 2003-04-02 | 2007-01-02 | Piezomotor Uppsala Ab | Near-resonance wide-range operating electromechanical motor |
| JP5693262B2 (ja) | 2011-01-28 | 2015-04-01 | キヤノン株式会社 | 振動体の駆動回路 |
| JP5874462B2 (ja) * | 2012-03-16 | 2016-03-02 | 株式会社ニコン | 振動アクチュエータの駆動装置、レンズ鏡筒 |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP59195974A patent/JPH0697858B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 信学技報Ｖｏｌ．８４Ｎｏ．９３（ＵＳ８４−２２）Ｐ．２３〜３０（１９８４年７月２３日） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6176078A (ja) | 1986-04-18 |
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