JPH09308274A - 振動モーター - Google Patents
振動モーターInfo
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- JPH09308274A JPH09308274A JP8120225A JP12022596A JPH09308274A JP H09308274 A JPH09308274 A JP H09308274A JP 8120225 A JP8120225 A JP 8120225A JP 12022596 A JP12022596 A JP 12022596A JP H09308274 A JPH09308274 A JP H09308274A
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- Japan
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- vibration
- elastic body
- vibration motor
- phase difference
- motor
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は定在波型振動モーターに関し、該モ
ーターでは共振点付近で回転方向が変化する問題があ
る。 【解決手段】 本発明は、上記モーターに対してインダ
クタンスを介して駆動信号を印加し、このインダクタン
ス値を屈曲振動と縦振動のそれぞれの駆動電圧に対する
電流の位相との間の位相差がπを越えない様な値に設定
し、駆動効率を向上させたものである。
ーターでは共振点付近で回転方向が変化する問題があ
る。 【解決手段】 本発明は、上記モーターに対してインダ
クタンスを介して駆動信号を印加し、このインダクタン
ス値を屈曲振動と縦振動のそれぞれの駆動電圧に対する
電流の位相との間の位相差がπを越えない様な値に設定
し、駆動効率を向上させたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は定在波により駆動力
を得る定在波型振動モータ、特にその駆動回路に関する
ものである。
を得る定在波型振動モータ、特にその駆動回路に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、注目を集めている進行波型振動モ
ータは、周知のように低速駆動が容易で高トルクが得ら
れるという特徴を有しており、既に光学機器等の分野に
おいて商品化されている。
ータは、周知のように低速駆動が容易で高トルクが得ら
れるという特徴を有しており、既に光学機器等の分野に
おいて商品化されている。
【０００３】この振動モータは、一般的に数十〜数百ボ
ルトの電圧を圧電振動体に印加する必要があるので、印
加電圧をコイル等のインダクタンス素子を用いて昇圧
し、これを駆動電圧としている。
ルトの電圧を圧電振動体に印加する必要があるので、印
加電圧をコイル等のインダクタンス素子を用いて昇圧
し、これを駆動電圧としている。
【０００４】この手法は、専ら進行波型振動モータにお
いてのみ用いられているものであり、仮に定在波型振動
モータに用いても印加電圧の昇圧という目的になるだろ
う。しかしながら、本出願人の検討の結果、コイル等の
インダクタンス素子の選定の方法によっては、新たな効
果を得られることがわかった。
いてのみ用いられているものであり、仮に定在波型振動
モータに用いても印加電圧の昇圧という目的になるだろ
う。しかしながら、本出願人の検討の結果、コイル等の
インダクタンス素子の選定の方法によっては、新たな効
果を得られることがわかった。
【０００５】そこで、以下にその効果について定在波型
振動モータの従来例を踏まえながら説明する。
振動モータの従来例を踏まえながら説明する。
【０００６】従来、定在波振動を利用した振動モータと
して、弾性体に発生した定在波を用いる定在波型振動モ
ータが知られている。これは、弾性体に一体的に設けた
振動素子に特定周波数の電圧を印加することで、弾性体
に屈曲振動と縦振動を励起させ、弾性体、あるいは振動
素子に設けた運動抽出体を介して駆動力を得るものであ
る。
して、弾性体に発生した定在波を用いる定在波型振動モ
ータが知られている。これは、弾性体に一体的に設けた
振動素子に特定周波数の電圧を印加することで、弾性体
に屈曲振動と縦振動を励起させ、弾性体、あるいは振動
素子に設けた運動抽出体を介して駆動力を得るものであ
る。
【０００７】図７を用いて定在波型振動モータの駆動原
理について簡単に説明する。図７において、７１は弾性
部材からなる弾性体、７２ａ、７２ｂは弾性体７１に縦
振動と屈曲振動を励起させるための電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電振動体で矢印は分極方向を示し
ている。７３ａ、７３ｂは弾性体７１に一体的に設けら
れた運動抽出体、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄは圧
電振動体７２ａ、７２ｂに特定周波数の電圧を印加する
ための電極、７５は移動体である。また、７６は移動体
７５を運動抽出体７３ａ、７３ｂに所定の押圧力で押圧
するための押圧バネ、７７は押圧バネ７６の押圧力によ
って発生する押圧バネ７６と移動体７５との摩擦力を低
減するためのベアリングである。
理について簡単に説明する。図７において、７１は弾性
部材からなる弾性体、７２ａ、７２ｂは弾性体７１に縦
振動と屈曲振動を励起させるための電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電振動体で矢印は分極方向を示し
ている。７３ａ、７３ｂは弾性体７１に一体的に設けら
れた運動抽出体、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄは圧
電振動体７２ａ、７２ｂに特定周波数の電圧を印加する
ための電極、７５は移動体である。また、７６は移動体
７５を運動抽出体７３ａ、７３ｂに所定の押圧力で押圧
するための押圧バネ、７７は押圧バネ７６の押圧力によ
って発生する押圧バネ７６と移動体７５との摩擦力を低
減するためのベアリングである。
【０００８】前述のような構成において、電極７４ａと
７４ｄに対して７４ｂと７４ｃに互いに９０°位相の異
なる特定周波数の電圧（図中では、ｓｉｎ、ｃｏｓと記
載）を印加すると、圧電振動体７２ａ、７２ｂはその駆
動周波数で伸縮を繰り返す。この圧電振動体７２ａ、７
２ｂの伸縮によって、弾性体７１に縦振動と屈曲振動が
励起され、さらにはこれらの合成振動により運動抽出体
７３ａ、７３ｂはそれぞれ同方向に回転する楕円運動を
行う。そこで、この運動抽出体７３ａ、７３ｂに移動体
７５を押圧バネ７６で押圧接触させれば、移動体７５は
例えば矢印方向に移動する。
７４ｄに対して７４ｂと７４ｃに互いに９０°位相の異
なる特定周波数の電圧（図中では、ｓｉｎ、ｃｏｓと記
載）を印加すると、圧電振動体７２ａ、７２ｂはその駆
動周波数で伸縮を繰り返す。この圧電振動体７２ａ、７
２ｂの伸縮によって、弾性体７１に縦振動と屈曲振動が
励起され、さらにはこれらの合成振動により運動抽出体
７３ａ、７３ｂはそれぞれ同方向に回転する楕円運動を
行う。そこで、この運動抽出体７３ａ、７３ｂに移動体
７５を押圧バネ７６で押圧接触させれば、移動体７５は
例えば矢印方向に移動する。
【０００９】尚、図では屈曲振動は４次モード、縦振動
は１次モードとしたが、駆動力を得られればこれに限る
ものではない。
は１次モードとしたが、駆動力を得られればこれに限る
ものではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、定在
波型振動モータは二つの振動モード（従来例では屈曲振
動と縦振動としたが、これに限るものではない）をある
駆動周波数で同時に共振させるため、二つの振動モード
の共振周波数がほぼ一致するような形状とする必要があ
る。
波型振動モータは二つの振動モード（従来例では屈曲振
動と縦振動としたが、これに限るものではない）をある
駆動周波数で同時に共振させるため、二つの振動モード
の共振周波数がほぼ一致するような形状とする必要があ
る。
【００１１】しかしながら、形状そのものは機械加工で
高精度にできても、材料の有する異方性や、弾性体と圧
電振動素子とを一体化する際の接着剤の厚みのバラツ
キ、接着剤の硬化条件による硬化後の硬さのバラツキ等
により、図９に示すように二つの振動モードの共振周波
数をほぼ一致させることは非常に困難である。なお、図
９は、図７に示した定在波型振動モータを図８に示すよ
うな等価回路に置き換え、そのアドミッタンス特性の絶
対値｜Ｙ｜を表したものである。図９において、９１は
屈曲振動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ1 ｜、９２は縦
振動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ2 ｜を表す。屈曲振
動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ1 ｜は周波数ｆ1 で極
大値をとり、縦振動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ2 ｜
は周波数ｆ2 で極大値を取る。
高精度にできても、材料の有する異方性や、弾性体と圧
電振動素子とを一体化する際の接着剤の厚みのバラツ
キ、接着剤の硬化条件による硬化後の硬さのバラツキ等
により、図９に示すように二つの振動モードの共振周波
数をほぼ一致させることは非常に困難である。なお、図
９は、図７に示した定在波型振動モータを図８に示すよ
うな等価回路に置き換え、そのアドミッタンス特性の絶
対値｜Ｙ｜を表したものである。図９において、９１は
屈曲振動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ1 ｜、９２は縦
振動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ2 ｜を表す。屈曲振
動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ1 ｜は周波数ｆ1 で極
大値をとり、縦振動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ2 ｜
は周波数ｆ2 で極大値を取る。
【００１２】図１０は、図８に示した等価回路の電圧に
対する電流の位相特性を示したものである。図１０にお
いて、９３は屈曲振動の位相特性θ1 （ｆ）、９４は縦
振動の位相特性θ2 （ｆ）を表す。そして、このような
共振特性を有する定在波型振動モータは、図１１に示す
ように二つの振動モードそれぞれの電圧に対する電流の
位相θ1 （ｆ）９３及びθ2 （ｆ）９４から導かれる縦
振動と屈曲振動の電流の位相差ｄθ（ｆ）９５（θ1
（ｆ）−θ2 （ｆ））が二つの共振周波数の間で１８０
ｄｅｇを越える。尚、図１１は図１０の等価回路での位
相特性に対して実際上のモータで屈曲振動と縦振動が９
０ｄｅｇの位相差を有する点を考慮して図１０の特性か
ら９０ｄｅｇ位相シフトした実際上の特性を示すもので
ある。その結果、二つの共振周波数の間と、その前後の
周波数とでは、振動子に発生する楕円運動の回転方向が
異なり、図１２に示すように推力（速度）の得られる駆
動可能な周波数範囲が狭くなってしまい、また効率も悪
くなるという問題があった。
対する電流の位相特性を示したものである。図１０にお
いて、９３は屈曲振動の位相特性θ1 （ｆ）、９４は縦
振動の位相特性θ2 （ｆ）を表す。そして、このような
共振特性を有する定在波型振動モータは、図１１に示す
ように二つの振動モードそれぞれの電圧に対する電流の
位相θ1 （ｆ）９３及びθ2 （ｆ）９４から導かれる縦
振動と屈曲振動の電流の位相差ｄθ（ｆ）９５（θ1
（ｆ）−θ2 （ｆ））が二つの共振周波数の間で１８０
ｄｅｇを越える。尚、図１１は図１０の等価回路での位
相特性に対して実際上のモータで屈曲振動と縦振動が９
０ｄｅｇの位相差を有する点を考慮して図１０の特性か
ら９０ｄｅｇ位相シフトした実際上の特性を示すもので
ある。その結果、二つの共振周波数の間と、その前後の
周波数とでは、振動子に発生する楕円運動の回転方向が
異なり、図１２に示すように推力（速度）の得られる駆
動可能な周波数範囲が狭くなってしまい、また効率も悪
くなるという問題があった。
【００１３】そこで、発明の目的は、駆動周波数範囲の
広い、しかも高効率な定在波型振動モータを提供するこ
とにある。
広い、しかも高効率な定在波型振動モータを提供するこ
とにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する構成は、弾性体に振動体を一体的に設け、前
記振動体に特定周波数の電圧を印加することで、弾性体
に第一の振動とこれを直行する第二の振動を励起させ、
これらの合成振動を弾性体、または振動体に設けた運動
抽出体を介して駆動力として得る定在波型振動モータに
おいて、振動体に特定周波数の電圧を印加する駆動用電
極にインダクタンス素子を直列に接続し、その際の超音
波モータの等価回路における二つの振動モードそれぞれ
の電圧に対する電流の位相θ1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）か
ら導かれる位相差ｄθ（ｆ）が所定範囲に入るようにイ
ンダクタンス素子をセットしたもので、従来の定在波型
振動モータに比べ駆動周波数範囲が広がり、高効率な定
在波型振動モータが実現できる。
を実現する構成は、弾性体に振動体を一体的に設け、前
記振動体に特定周波数の電圧を印加することで、弾性体
に第一の振動とこれを直行する第二の振動を励起させ、
これらの合成振動を弾性体、または振動体に設けた運動
抽出体を介して駆動力として得る定在波型振動モータに
おいて、振動体に特定周波数の電圧を印加する駆動用電
極にインダクタンス素子を直列に接続し、その際の超音
波モータの等価回路における二つの振動モードそれぞれ
の電圧に対する電流の位相θ1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）か
ら導かれる位相差ｄθ（ｆ）が所定範囲に入るようにイ
ンダクタンス素子をセットしたもので、従来の定在波型
振動モータに比べ駆動周波数範囲が広がり、高効率な定
在波型振動モータが実現できる。
【００１５】又、請求項１の本発明は、弾性体に電気−
機械エネルギー変換素子部を配し、該変換素子部に対し
て周波信号を印加させ、弾性体に第一の振動と該第一の
振動に直行する第二の振動を励起させ、これらの合成振
動にて駆動力を得る、振動モーターにおいて、前記弾性
体に対して前記周波信号を印加する電極に対して直列に
インダクタンス素子を接続するとともに、該インダクタ
ンス素子の値として、前記振動モーターの等価回路にお
ける前記第一の振動と第二の振動のそれぞれの駆動電圧
に対する電流の位相θ1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）との位相
差ｄθ（ｆ）＝θ1 （ｆ）−θ2 （ｆ）が−π／２＜ｄ
θ（ｆ）＜π／２又はｄθ（ｆ）＜π／２を満たす値に
設定した振動モーターを提供して上記の目的を達成する
ものである。
機械エネルギー変換素子部を配し、該変換素子部に対し
て周波信号を印加させ、弾性体に第一の振動と該第一の
振動に直行する第二の振動を励起させ、これらの合成振
動にて駆動力を得る、振動モーターにおいて、前記弾性
体に対して前記周波信号を印加する電極に対して直列に
インダクタンス素子を接続するとともに、該インダクタ
ンス素子の値として、前記振動モーターの等価回路にお
ける前記第一の振動と第二の振動のそれぞれの駆動電圧
に対する電流の位相θ1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）との位相
差ｄθ（ｆ）＝θ1 （ｆ）−θ2 （ｆ）が−π／２＜ｄ
θ（ｆ）＜π／２又はｄθ（ｆ）＜π／２を満たす値に
設定した振動モーターを提供して上記の目的を達成する
ものである。
【００１６】請求項２の本発明は、弾性体に電気−機械
エネルギー変換素子部を配し、該変換素子部に対して周
波信号を印加させ、弾性体に第一の振動と該第一の振動
に直行する第二の振動を励起させ、これらの合成振動に
て駆動力を得る、振動モーターにおいて、前記弾性体に
対して前記周波信号を印加する電極に対して直列にイン
ダクタンス素子を接続するとともに、該インダクタンス
素子の値として、前記振動モーターの前記第一の振動と
第二の振動の位相差を考慮した際の、前記第一の振動と
第二の振動のそれぞれの駆動電圧に対する電流の位相θ
1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）との位相差ｄθ（ｆ）＝θ1
（ｆ）−θ2 （ｆ）が−ａ−π／２＜ｄθ（ｆ）＜π／
２＋ａ又はｄθ（ｆ）＜π／２＋ａ（ａは第一の振動と
第二の振動の位相差）を満たす値に設定した振動モータ
ー提供して請求項１と同様に上記の目的を達成するもの
である。
エネルギー変換素子部を配し、該変換素子部に対して周
波信号を印加させ、弾性体に第一の振動と該第一の振動
に直行する第二の振動を励起させ、これらの合成振動に
て駆動力を得る、振動モーターにおいて、前記弾性体に
対して前記周波信号を印加する電極に対して直列にイン
ダクタンス素子を接続するとともに、該インダクタンス
素子の値として、前記振動モーターの前記第一の振動と
第二の振動の位相差を考慮した際の、前記第一の振動と
第二の振動のそれぞれの駆動電圧に対する電流の位相θ
1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）との位相差ｄθ（ｆ）＝θ1
（ｆ）−θ2 （ｆ）が−ａ−π／２＜ｄθ（ｆ）＜π／
２＋ａ又はｄθ（ｆ）＜π／２＋ａ（ａは第一の振動と
第二の振動の位相差）を満たす値に設定した振動モータ
ー提供して請求項１と同様に上記の目的を達成するもの
である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る振動モーター
を説明する。図１は、本発明に係るモーターの回路図で
ある。図１において、１は弾性部材からなる弾性体、２
ａ、２ｂは弾性体１に縦振動と屈曲振動を励起させるた
めの電気−機械エネルギー変換素子としての圧電もしく
は電歪振動体で分極は図７に示した分極処理がなされて
いる。４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは圧電もしくは電歪振動
体２ａ、２ｂに特定周波数の電圧を印加するための電極
である。尚、弾性体１と圧電もしくは電歪振動体２ａ、
２ｂとは、接着剤等により結合状態にあり、振動子３を
形成する。また、５は特定周波数の電圧を発生するため
の発振器、６は９０ｄｅｇ移相器、７および８は増幅器
である。また、図１に示したように本モータは２相駆動
であり、各相に加えられる交番電圧の位相が９０ｄｅｇ
移相器で±９０ｄｅｇずれる以外は第１相４ａ、４ｄと
第２相間４ｂ、４ｃとで差はない。
を説明する。図１は、本発明に係るモーターの回路図で
ある。図１において、１は弾性部材からなる弾性体、２
ａ、２ｂは弾性体１に縦振動と屈曲振動を励起させるた
めの電気−機械エネルギー変換素子としての圧電もしく
は電歪振動体で分極は図７に示した分極処理がなされて
いる。４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは圧電もしくは電歪振動
体２ａ、２ｂに特定周波数の電圧を印加するための電極
である。尚、弾性体１と圧電もしくは電歪振動体２ａ、
２ｂとは、接着剤等により結合状態にあり、振動子３を
形成する。また、５は特定周波数の電圧を発生するため
の発振器、６は９０ｄｅｇ移相器、７および８は増幅器
である。また、図１に示したように本モータは２相駆動
であり、各相に加えられる交番電圧の位相が９０ｄｅｇ
移相器で±９０ｄｅｇずれる以外は第１相４ａ、４ｄと
第２相間４ｂ、４ｃとで差はない。
【００１８】図２は、図１の振動モータを等価回路で表
したものである。超振動モータの等価回路は、機械的共
振部分のＲＬＣ直列回路（抵抗値Ｒ1 の等価抵抗１１、
自己インダクタンスＬ1 の等価コイル１２、静電容量Ｃ
1 の等価コンデンサ１３）と、並列に接続された振動子
１の固有静電容量Ｃd のコンデンサ１４より構成されて
いる。さらに、１５は振動モータの等価回路に直列に接
続されたコイル等のインダクタンス素子Ｌe である。
尚、等価回路における振動モータの機械的共振部分のＲ
ＬＣ直列回路部分Ｒ1 、Ｌ1 、Ｃ1 は屈曲振動と縦振動
とでは異なる値をとる。
したものである。超振動モータの等価回路は、機械的共
振部分のＲＬＣ直列回路（抵抗値Ｒ1 の等価抵抗１１、
自己インダクタンスＬ1 の等価コイル１２、静電容量Ｃ
1 の等価コンデンサ１３）と、並列に接続された振動子
１の固有静電容量Ｃd のコンデンサ１４より構成されて
いる。さらに、１５は振動モータの等価回路に直列に接
続されたコイル等のインダクタンス素子Ｌe である。
尚、等価回路における振動モータの機械的共振部分のＲ
ＬＣ直列回路部分Ｒ1 、Ｌ1 、Ｃ1 は屈曲振動と縦振動
とでは異なる値をとる。
【００１９】図３は、図２に示した振動モータの等価回
路からそのアドミッタンス特性の絶対値｜Ｙ｜を表した
ものである。図３において、１６は屈曲振動のアドミッ
タンスの絶対値｜Ｙ1 ｜、１７は縦振動のアドミッタン
スの絶対値｜Ｙ2 ｜を表す。屈曲振動のアドミッタンス
の絶対値｜Ｙ1 ｜は周波数ｆ′1 で極大値をとり、縦振
動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ2 ｜は周波数ｆ′2 で
極大値をとる。これらは何れも、振動モータに直列に接
続されたインダクタンスＬe の影響で図に示したはじめ
の機械的共振周波数より低い周波数となる。
路からそのアドミッタンス特性の絶対値｜Ｙ｜を表した
ものである。図３において、１６は屈曲振動のアドミッ
タンスの絶対値｜Ｙ1 ｜、１７は縦振動のアドミッタン
スの絶対値｜Ｙ2 ｜を表す。屈曲振動のアドミッタンス
の絶対値｜Ｙ1 ｜は周波数ｆ′1 で極大値をとり、縦振
動のアドミッタンスの絶対値｜Ｙ2 ｜は周波数ｆ′2 で
極大値をとる。これらは何れも、振動モータに直列に接
続されたインダクタンスＬe の影響で図に示したはじめ
の機械的共振周波数より低い周波数となる。
【００２０】図４は、図２に示した等価回路の電圧に対
する電流の位相特性を示したものである。図において、
１８は屈曲振動の位相特性θ1 （ｆ）、１９は縦振動の
位相特性θ2 （ｆ）を表す。
する電流の位相特性を示したものである。図において、
１８は屈曲振動の位相特性θ1 （ｆ）、１９は縦振動の
位相特性θ2 （ｆ）を表す。
【００２１】図５は、図１１と同様に実際のモーターで
は屈曲振動が縦振動に対して９０ｄｅｇの位相差を有す
ることを考慮して屈曲振動の位相特性θ1 （ｆ）と縦振
動の位相特性θ2 （ｆ）から各振動間の位相差ｄθ
（ｆ）を示したものである。図において、２０は位相差
ｄθ（ｆ）を表す。図５からわかるように、各振動の共
振点付近では位相差ｄθ（ｆ）が１８０ｄｅｇを越える
周波数帯域がない。一般に、移動体の速度は弾性体の屈
曲振動と縦振動の瞬時値に比例し、屈曲振動と縦振動の
振幅の瞬時値は振動子を構成する圧電体に流れる電流に
比例するので、これは振動の共振点付近では振動子に発
生する楕円運動の回転方向が変わらないことを示す。
は屈曲振動が縦振動に対して９０ｄｅｇの位相差を有す
ることを考慮して屈曲振動の位相特性θ1 （ｆ）と縦振
動の位相特性θ2 （ｆ）から各振動間の位相差ｄθ
（ｆ）を示したものである。図において、２０は位相差
ｄθ（ｆ）を表す。図５からわかるように、各振動の共
振点付近では位相差ｄθ（ｆ）が１８０ｄｅｇを越える
周波数帯域がない。一般に、移動体の速度は弾性体の屈
曲振動と縦振動の瞬時値に比例し、屈曲振動と縦振動の
振幅の瞬時値は振動子を構成する圧電体に流れる電流に
比例するので、これは振動の共振点付近では振動子に発
生する楕円運動の回転方向が変わらないことを示す。
【００２２】次に、図６はこの場合の推力（速度）特性
を示したものである。振動モータに直列に接続されたイ
ンダクタンスＬe の影響で、駆動電圧が一定で電流がイ
ンダクタンスＬe のない従来に比べ大幅に大きくなるの
で、推力も大幅に大きくなる。しかも、共振点付近では
振動子に発生する楕円運動の回転方向が変わらないの
で、従来の超音波モータのように共振点より低い駆動周
波数において急激に動作が不安定になったり、最悪の場
合突然動作を停止したりといった現象が緩和している。
を示したものである。振動モータに直列に接続されたイ
ンダクタンスＬe の影響で、駆動電圧が一定で電流がイ
ンダクタンスＬe のない従来に比べ大幅に大きくなるの
で、推力も大幅に大きくなる。しかも、共振点付近では
振動子に発生する楕円運動の回転方向が変わらないの
で、従来の超音波モータのように共振点より低い駆動周
波数において急激に動作が不安定になったり、最悪の場
合突然動作を停止したりといった現象が緩和している。
【００２３】この様に、インダクタンスＬe の値を上記
のモーターの等価回路での屈曲振動の位相差特性と縦振
動の位相差特性の位相差ｄθ（ｆ）を−π／２＜ｄθ
（ｆ）＜π／２又はｄθ（ｆ）＜π／２となる様に設定
することで、共振点付近での回転方向の変更などを防止
できる。なお、上記の位相差は等価回路での位相差で表
しているが、実際のモーターでは屈曲振動と縦振動の位
相差が９０ｄｅｇあるので上記の位相差ｄθ（ｆ）とし
ては、実際上のモーターでは、この屈曲振動と縦振動の
位相差を考慮して−π＜ｄθ（ｆ）＜π又はｄθ（ｆ）
＜πとなる様に設定することとなる。
のモーターの等価回路での屈曲振動の位相差特性と縦振
動の位相差特性の位相差ｄθ（ｆ）を−π／２＜ｄθ
（ｆ）＜π／２又はｄθ（ｆ）＜π／２となる様に設定
することで、共振点付近での回転方向の変更などを防止
できる。なお、上記の位相差は等価回路での位相差で表
しているが、実際のモーターでは屈曲振動と縦振動の位
相差が９０ｄｅｇあるので上記の位相差ｄθ（ｆ）とし
ては、実際上のモーターでは、この屈曲振動と縦振動の
位相差を考慮して−π＜ｄθ（ｆ）＜π又はｄθ（ｆ）
＜πとなる様に設定することとなる。
【００２４】また、屈曲振動と縦振動の位相差が９０ｄ
ｅｇとなる理由は、電気−機械エネルギー変換素子に対
して９０ｄｅｇ位相異なる信号を印加しているためであ
り、上記の変換素子に対して９０ｄｅｇ以外の位相差信
号を印加した場合は、屈曲振動と縦振動の位相差が９０
ｄｅｇではなくなるのでこの場合は、上記位相差ｄθ
（ｆ）を−ａ−π／２＜ｄθ（ｆ）＜π／２＋ａ又はｄ
θ（ｆ）＜π／２＋ａ（ａは屈曲と縦振動の位相差）に
設定すれば良い。
ｅｇとなる理由は、電気−機械エネルギー変換素子に対
して９０ｄｅｇ位相異なる信号を印加しているためであ
り、上記の変換素子に対して９０ｄｅｇ以外の位相差信
号を印加した場合は、屈曲振動と縦振動の位相差が９０
ｄｅｇではなくなるのでこの場合は、上記位相差ｄθ
（ｆ）を−ａ−π／２＜ｄθ（ｆ）＜π／２＋ａ又はｄ
θ（ｆ）＜π／２＋ａ（ａは屈曲と縦振動の位相差）に
設定すれば良い。
【００２５】尚、本実施例では、弾性体に発生させる振
動モードを屈曲振動と縦振動としたが、駆動力が得られ
ればこれに限るものではない。
動モードを屈曲振動と縦振動としたが、駆動力が得られ
ればこれに限るものではない。
【００２６】
【発明の効果】以上の様に請求項１の発明によれば、共
振周波数の付近でも回転方向が変化することなく駆動さ
せることができ、駆動周波数範囲が広がり、高効率に振
動モーターを提供できる。請求項２の発明によれば、請
求項１と同様に高効率な振動モーターを提供できる。
振周波数の付近でも回転方向が変化することなく駆動さ
せることができ、駆動周波数範囲が広がり、高効率に振
動モーターを提供できる。請求項２の発明によれば、請
求項１と同様に高効率な振動モーターを提供できる。
【図１】本発明に係る定在波型振動モータの駆動回路を
示す回路図。
示す回路図。
【図２】本発明に係る定在波型振動モータの一つの振動
モードを示す等価回路図。
モードを示す等価回路図。
【図３】図２に示した定在波型振動モータのアドミッタ
ンス特性を示す図。
ンス特性を示す図。
【図４】図２に示した定在波型振動モータの位相特性を
示す図。
示す図。
【図５】図２に示した定在波型振動モータの位相差特性
を示す図。
を示す図。
【図６】図２に示した定在波型振動モータの推力特性を
示す図。
示す図。
【図７】定在波型振動モータの構成要素を説明する図。
【図８】従来の定在波型振動モータの一つの振動モード
を示す等価回路図。
を示す等価回路図。
【図９】図８に示した定在波型振動モータのアドミッタ
ンス特性を示す図。
ンス特性を示す図。
【図１０】図８に示した定在波型振動モータの位相特性
を示す図。
を示す図。
【図１１】図８に示した定在波型振動モータの位相差特
性を示す図。
性を示す図。
【図１２】図８に示した定在波型振動モータの推力特性
を示す図。
を示す図。
１ 弾性体 ２ａ、２ｂ 圧電振動体 ３ 振動子 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 電極 ５ 発振器 ６ ９０°移相器 ７、８ 増幅器 ９、１０ インダクタンス素子
Claims (5)
- 【請求項１】 弾性体に電気−機械エネルギー変換素子
部を配し、該変換素子部に対して周波信号を印加させ、
弾性体に第一の振動と該第一の振動に直行する第二の振
動を励起させ、これらの合成振動にて駆動力を得る、振
動モーターにおいて、 前記弾性体に対して前記周波信号を印加する電極に対し
て直列にインダクタンス素子を接続するとともに、該イ
ンダクタンス素子の値として、前記振動モーターの等価
回路における前記第一の振動と第二の振動のそれぞれの
駆動電圧に対する電流の位相θ1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）
との位相差ｄθ（ｆ）＝θ1 （ｆ）−θ2 （ｆ）が−π
／２＜ｄθ（ｆ）＜π／２又はｄθ（ｆ）＜π／２を満
たす値に設定したことを特徴とする振動モーター。 - 【請求項２】 弾性体に電気−機械エネルギー変換素子
部を配し、該変換素子部に対して周波信号を印加させ、
弾性体に第一の振動と該第一の振動に直行する第二の振
動を励起させ、これらの合成振動にて駆動力を得る、振
動モーターにおいて、 前記弾性体に対して前記周波信号を印加する電極に対し
て直列にインダクタンス素子を接続するとともに、該イ
ンダクタンス素子の値として、前記振動モーターの前記
第一の振動と第二の振動の位相差を考慮した際の、前記
第一の振動と第二の振動のそれぞれの駆動電圧に対する
電流の位相θ1 （ｆ）及びθ2 （ｆ）との位相差ｄθ
（ｆ）＝θ1 （ｆ）−θ2 （ｆ）が−ａ−π／２＜ｄθ
（ｆ）＜π／２＋ａ又はｄθ（ｆ）＜π／２＋ａ（ａは
第一の振動と第二の振動の位相差）を満たす値に設定し
たことを特徴とする振動モーター。 - 【請求項３】 前記第一の振動は屈曲振動であり、第二
の振動は縦振動である請求項１または請求項２に記載の
振動モーター。 - 【請求項４】 弾性体の一方の面に第一と第二の電気−
機械エネルギー変換素子部を配し、他方の面に第三と第
四の電気−機械エネルギー変換素子部を第一と第三の素
子部が対向し、第二と第四の素子部が対向する様に配す
るとともに、第一と第四の素子部に第一の周波信号を印
加し、第二と第三の素子部に第一の周波信号に対して位
相が異なる周波信号を印加する請求項３に記載の振動モ
ーター。 - 【請求項５】 前記第一の振動と第二の振動の位相差ａ
は９０度である請求項２に記載の振動モーター。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120225A JPH09308274A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 振動モーター |
| US08/855,607 US5955819A (en) | 1996-05-15 | 1997-05-13 | Standing-wave vibration motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120225A JPH09308274A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 振動モーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308274A true JPH09308274A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14780979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8120225A Withdrawn JPH09308274A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 振動モーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09308274A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002078165A1 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator and its drive circuit |
| CN101872016A (zh) * | 2009-03-31 | 2010-10-27 | 株式会社电装 | 超声波传感器 |
| CN109693914A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 昕芙旎雅有限公司 | 振动系统的控制装置以及工件搬送装置 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP8120225A patent/JPH09308274A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002078165A1 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator and its drive circuit |
| US6841919B2 (en) | 2001-03-27 | 2005-01-11 | Seiko Epson Corporation | Piezoactuator and drive circuit therefor |
| USRE40709E1 (en) | 2001-03-27 | 2009-05-12 | Seiko Epson Corporation | Piezoactuator and drive circuit therefor |
| CN101872016A (zh) * | 2009-03-31 | 2010-10-27 | 株式会社电装 | 超声波传感器 |
| CN109693914A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 昕芙旎雅有限公司 | 振动系统的控制装置以及工件搬送装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |