JPS61244281A - 超音波振動を利用したモ−タの駆動装置 - Google Patents
超音波振動を利用したモ−タの駆動装置Info
- Publication number
- JPS61244281A JPS61244281A JP60085270A JP8527085A JPS61244281A JP S61244281 A JPS61244281 A JP S61244281A JP 60085270 A JP60085270 A JP 60085270A JP 8527085 A JP8527085 A JP 8527085A JP S61244281 A JPS61244281 A JP S61244281A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- elastic body
- unit
- vibration
- drive device
- 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
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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
-
- 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
- H02N2/16—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)
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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明の超音波振動子の表面において励振される進行波
を、相互に加圧接触する位置に配置した動体の一方向運
動に変換する超音波＠勅を利用したモータの駆動装置に
関する。
を、相互に加圧接触する位置に配置した動体の一方向運
動に変換する超音波＠勅を利用したモータの駆動装置に
関する。
［従来の技術Ｊ
超音波を利用したモータの構造の例を第３図に基づいて
説明すると、図中ケーシング本体（図示せず）の内部に
支持部材（図示せず）に支えられたリング状の弾性体１
０を配置しこの弾性体１゜の片面側には動体としてのロ
ータ軸１２の軸端面１２ａに固定した環状の硬質ゴム１
４が加圧接触されている。
説明すると、図中ケーシング本体（図示せず）の内部に
支持部材（図示せず）に支えられたリング状の弾性体１
０を配置しこの弾性体１゜の片面側には動体としてのロ
ータ軸１２の軸端面１２ａに固定した環状の硬質ゴム１
４が加圧接触されている。
また、弾性体１０の反対面の外周には複数個の電歪素子
から成る電歪リング１６が固定配置されており、この弾
性体１０と電歪リング１６との組合せで超音波振動子１
８が構成されている。
から成る電歪リング１６が固定配置されており、この弾
性体１０と電歪リング１６との組合せで超音波振動子１
８が構成されている。
また、電歪リング１６の表面には円弧状の２つの電極板
２０ａ、２０ｂが密着され、一方の電極板２０ａと硬質
ゴム１４との間には駆ＩＩＩ装置２２から出力されるｙ
ｏ ｓｉｎ Ｗｔなる高周波電圧が印加され、他方の電
極板１８ｂと硬質ゴム１４との間には駆動装Ｎ２２から
出力されるｙｏ ｃｏｓ ｗｔなる高周波電圧が印加さ
れるものであり、この高周波電圧により超音波振動子１
８の弾性体１０の表面には一定方向（右回転または左回
転）に回転する進行波が発生する。
２０ａ、２０ｂが密着され、一方の電極板２０ａと硬質
ゴム１４との間には駆ＩＩＩ装置２２から出力されるｙ
ｏ ｓｉｎ Ｗｔなる高周波電圧が印加され、他方の電
極板１８ｂと硬質ゴム１４との間には駆動装Ｎ２２から
出力されるｙｏ ｃｏｓ ｗｔなる高周波電圧が印加さ
れるものであり、この高周波電圧により超音波振動子１
８の弾性体１０の表面には一定方向（右回転または左回
転）に回転する進行波が発生する。
そして、ロータ１２は硬質ゴム１４を介して弾性体１０
の表面に生じた進行波により回転運動を行う。
の表面に生じた進行波により回転運動を行う。
前述した駆動装置２２は１４図に示されるとおりＶｏ
ｓｉｎ ｗｔなる高周波電圧を発生させる正弦波発振器
２４と増幅１２６及び９０”位相のずれたＶａ ｃｏｓ
ｗｔなる高周波電圧にするための移相器２８と増幅器
３０から成っており、これら電極板２０ａ、２０ｂにそ
れぞれ印加するｖｏ ｓｉｎ ｗｔ、 ｖ。
ｓｉｎ ｗｔなる高周波電圧を発生させる正弦波発振器
２４と増幅１２６及び９０”位相のずれたＶａ ｃｏｓ
ｗｔなる高周波電圧にするための移相器２８と増幅器
３０から成っており、これら電極板２０ａ、２０ｂにそ
れぞれ印加するｖｏ ｓｉｎ ｗｔ、 ｖ。
ｃｏｓ ｗｔなる各高周波電圧の励起周波数は、各高周
波電圧が電歪リング１６に印加されたとき弾性体１０が
その固有振動数で振動するように設定されており、励起
周波数は正弦波発振器２４により前記した設定値に決め
られている。
波電圧が電歪リング１６に印加されたとき弾性体１０が
その固有振動数で振動するように設定されており、励起
周波数は正弦波発振器２４により前記した設定値に決め
られている。
［発明が解決しようとする問題点］
良工二里亙羞
ところで、前述した超音波振動を利用したモータの従来
の駆動装置では電歪リング１６に印加される高周波電圧
の励起周波数は一定の設定値に決まっているため、弾性
体１０の固有振動数が摩擦等の温度変化によりずれた場
合、弾性体１０の固有振動数と電歪リング１６の励振周
波数との差が大きくなり、モータの効率が低下するとい
う問題点があった。
の駆動装置では電歪リング１６に印加される高周波電圧
の励起周波数は一定の設定値に決まっているため、弾性
体１０の固有振動数が摩擦等の温度変化によりずれた場
合、弾性体１０の固有振動数と電歪リング１６の励振周
波数との差が大きくなり、モータの効率が低下するとい
う問題点があった。
１貝Ｊυ１ｎ
本発明は前記従来の問題点に鑑み為されたもので、その
目的、超音波振動子の弾性体の振動が最大となるように
電歪素子又は磁歪素子に印加する高周波電圧の励起周波
数を調整可能として常にモータの効率が最大となるよう
にすることにある。
目的、超音波振動子の弾性体の振動が最大となるように
電歪素子又は磁歪素子に印加する高周波電圧の励起周波
数を調整可能として常にモータの効率が最大となるよう
にすることにある。
［問題点を解決するための手段及び作用］この目的を達
成するために、複数個の電歪素子又は磁歪素子と弾性体
を組合せて成る超音波振動子の弾性体表面に進行波を励
振させて、この進行波を弾性体に加圧接触する動体の一
方向運動に変換するために前記電歪素子又は磁歪素子に
弾性体の固有撮動数の振動を該弾性体に起こさせる一定
の励起周波数の高周波電圧を印加する正弦波発振器を備
えた超音波振動を利用したモータの駆動装置において、
本発明は、前記電歪素子又は磁歪素子に一定の基準励起
周波数及び該基準励起周波数近傍の補助励起周波数の高
周波電圧を印加可能とする周波数調整器と、弾性体の振
動をモニタするために弾性体に配置された圧電検出器と
、前記Ｊモミ検出器から検出される弾性体の振動の最大
振幅のときの励起周波数に正弦波発振器から出力される
高周波電圧の周波数を前記周波数調整器を介して切替え
るための制御手段と、を含んで成ることを特徴とする超
音波振動を利用したモータの駆動装置。
成するために、複数個の電歪素子又は磁歪素子と弾性体
を組合せて成る超音波振動子の弾性体表面に進行波を励
振させて、この進行波を弾性体に加圧接触する動体の一
方向運動に変換するために前記電歪素子又は磁歪素子に
弾性体の固有撮動数の振動を該弾性体に起こさせる一定
の励起周波数の高周波電圧を印加する正弦波発振器を備
えた超音波振動を利用したモータの駆動装置において、
本発明は、前記電歪素子又は磁歪素子に一定の基準励起
周波数及び該基準励起周波数近傍の補助励起周波数の高
周波電圧を印加可能とする周波数調整器と、弾性体の振
動をモニタするために弾性体に配置された圧電検出器と
、前記Ｊモミ検出器から検出される弾性体の振動の最大
振幅のときの励起周波数に正弦波発振器から出力される
高周波電圧の周波数を前記周波数調整器を介して切替え
るための制御手段と、を含んで成ることを特徴とする超
音波振動を利用したモータの駆動装置。
［実施例」
以下、図面により本発明の好適な実施例を説明する。
第１図及び第２図は、超音波振動を利用したモータの駆
動装置の一実施例を示し、各図中、従来と同一に構成さ
れる部分については同一番号を付して説明を省略し、以
下、本発明の特徴的事項について述べる。
動装置の一実施例を示し、各図中、従来と同一に構成さ
れる部分については同一番号を付して説明を省略し、以
下、本発明の特徴的事項について述べる。
第２図に示すごとく励振された振動が生じるリング状の
弾性体１０の片面には該弾性体１０の振動モードをモニ
ターするリング状の圧電検出器３２が貼着されている。
弾性体１０の片面には該弾性体１０の振動モードをモニ
ターするリング状の圧電検出器３２が貼着されている。
そして、この圧電検出器３２を含む駆動装置３４の構成
は第１図に示すとおりであり、図中正弦波発振ＰＪ２４
．増幅器２６，３０．移相器２８は従来のものと同様で
あり、正弦波発＠ＶＳ２４から出力される高周波電圧の
励起周波数は弾性体１０がある温度における固有振動数
で振動するように一定の値ωとなっている。
は第１図に示すとおりであり、図中正弦波発振ＰＪ２４
．増幅器２６，３０．移相器２８は従来のものと同様で
あり、正弦波発＠ＶＳ２４から出力される高周波電圧の
励起周波数は弾性体１０がある温度における固有振動数
で振動するように一定の値ωとなっている。
前記正弦波発振器２４には周波数調整器３６が接続され
、この周波数調整器３６は所定時間ごとに正弦波発振器
２４から出力される高周波電圧の励起周波数を前述した
一定の基準励起周波数の近傍の補助励起周波数ω十Δω
、ω−Δωに変化させる。
、この周波数調整器３６は所定時間ごとに正弦波発振器
２４から出力される高周波電圧の励起周波数を前述した
一定の基準励起周波数の近傍の補助励起周波数ω十Δω
、ω−Δωに変化させる。
そして、電歪リング１６に前述した２種類の励起周波数
ω＋Δω、ω−Δωの高周波電圧が印加されたときの弾
性体１０の各振動モードが圧電検出器３２によりモニタ
ーされ、該圧電検出器３２で検出された各振動モードは
次段の振幅検出器３８へ送られて、該振幅検出器３８に
より各励起周波数ω十Δω、ω−Δωにおける弾性体１
０の振動の振幅が検出され、更に、スロープ検出器４０
により弾性体１０の振動の大小が比較され、ω＋Δω、
ω−Δωのうち弾性体１０の振動が大きくなる方の励起
周波数に周波数調整器３６を介して正弦波発振器２４か
ら出力されている高周波電圧の励起周波数ωと入れ代え
るように周波数調整器３６に信号を出力する。
ω＋Δω、ω−Δωの高周波電圧が印加されたときの弾
性体１０の各振動モードが圧電検出器３２によりモニタ
ーされ、該圧電検出器３２で検出された各振動モードは
次段の振幅検出器３８へ送られて、該振幅検出器３８に
より各励起周波数ω十Δω、ω−Δωにおける弾性体１
０の振動の振幅が検出され、更に、スロープ検出器４０
により弾性体１０の振動の大小が比較され、ω＋Δω、
ω−Δωのうち弾性体１０の振動が大きくなる方の励起
周波数に周波数調整器３６を介して正弦波発振器２４か
ら出力されている高周波電圧の励起周波数ωと入れ代え
るように周波数調整器３６に信号を出力する。
また、特許請求の範囲に記載された制御手段４２は前述
した振幅検出器３８とスロープ検出器４０により構成さ
れている。
した振幅検出器３８とスロープ検出器４０により構成さ
れている。
このような構成により、モータの長時間の使用による温
度上昇や、経時変化などにより弾性体１０の固有振動数
が変った場合でも弾性体を励振するために電歪リング１
６に印加される高周波電圧の励起周波数を微調整できる
ので、常にモータの効率を最大の状態保つことができる
。
度上昇や、経時変化などにより弾性体１０の固有振動数
が変った場合でも弾性体を励振するために電歪リング１
６に印加される高周波電圧の励起周波数を微調整できる
ので、常にモータの効率を最大の状態保つことができる
。
なお、本実施例の超８波振動子１８には電歪素子を用い
ているが磁歪素子に代替することが可能である。
ているが磁歪素子に代替することが可能である。
更に、本実施例のような回転運動するモータではなく超
音波振動を直進運動に変換するりニアモータについても
本発明の駆動装置を適用可能である。
音波振動を直進運動に変換するりニアモータについても
本発明の駆動装置を適用可能である。
［発明の効果Ｊ
以上説明したとおり、本発明によれば、モータの長時間
使用による温度上昇や経時変化により長機動子の弾性体
の固有振動数が変動した場合でも、常に弾性体に生じる
振動が最大となるようにでき、モータの効率の低下が防
止されるという効果がある。
使用による温度上昇や経時変化により長機動子の弾性体
の固有振動数が変動した場合でも、常に弾性体に生じる
振動が最大となるようにでき、モータの効率の低下が防
止されるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例である超音波振動を利用した
モータの駆動装置のブロック図、第２図は第１図に示す
駆動装置の概略図、第３図は超音波振動を利用したモー
たの構造の説明図、 第４図は従来の超音波振動を利用したモータの駆動装置
のブロック図である。 １０ ・・・ 弾性体 １４ ・・・ ロータ（導体） １６ ・・・ 電歪リング １８ ・・・ 超音波振動子 ３２ ・・・ 圧電検出器。 ３６ ・・・ 周波数調整器 ４２ ・・・ 制御手段 出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 吉 １）研二 （外１名） ７−４７ 第１図 １８超＠ｉｌ！Ｊオ屋ψ力子 第３図 旧 第４図 召
モータの駆動装置のブロック図、第２図は第１図に示す
駆動装置の概略図、第３図は超音波振動を利用したモー
たの構造の説明図、 第４図は従来の超音波振動を利用したモータの駆動装置
のブロック図である。 １０ ・・・ 弾性体 １４ ・・・ ロータ（導体） １６ ・・・ 電歪リング １８ ・・・ 超音波振動子 ３２ ・・・ 圧電検出器。 ３６ ・・・ 周波数調整器 ４２ ・・・ 制御手段 出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 吉 １）研二 （外１名） ７−４７ 第１図 １８超＠ｉｌ！Ｊオ屋ψ力子 第３図 旧 第４図 召
Claims (1)
- （１）複数個の電歪素子又は磁歪素子と弾性体を組合せ
て成る超音波振動子の弾性体表面に進行波を励振させて
、この進行波を弾性体に加圧接触する動体の一方向運動
に変換するために前記電歪素子又は磁歪素子に弾性体の
固有振動数の振動を該弾性体に起こさせる一定の励起周
波数の高周波電圧を印加する正弦波発振器を備えた超音
波振動を利用したモータの駆動装置において、前記電歪
素子又は磁歪素子に一定の基準励起周波数及び該基準周
波数近傍の補助励起周波数の高周波電圧を印加可能とす
る周波数調整器と、弾性体の振動をモニタするために弾
性体に配置された圧電検出器と、前記圧電検出器から検
出される弾性体の振動の最大振幅のときの励起周波数に
正弦波発振器から出力される高周波電圧の周波数を前記
周波数調整器を介して切替えるための制御手段と、を含
んで成ることを特徴とする超音波振動を利用したモータ
の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60085270A JPS61244281A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 超音波振動を利用したモ−タの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60085270A JPS61244281A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 超音波振動を利用したモ−タの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61244281A true JPS61244281A (ja) | 1986-10-30 |
Family
ID=13853876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60085270A Pending JPS61244281A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 超音波振動を利用したモ−タの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61244281A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63161882A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-05 | Canon Inc | 振動型アクチュエータ装置 |
| JPH0265093U (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-16 | ||
| JPH02151277A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-06-11 | Rockwell Internatl Corp | ピエゾ電気駆動装置及び方法 |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP60085270A patent/JPS61244281A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63161882A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-05 | Canon Inc | 振動型アクチュエータ装置 |
| JPH02151277A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-06-11 | Rockwell Internatl Corp | ピエゾ電気駆動装置及び方法 |
| JPH03143279A (ja) * | 1988-09-30 | 1991-06-18 | Rockwell Internatl Corp | ピエゾ電気アクチュエータ |
| JPH0265093U (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-16 |
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