JPS62247772A - 振動波モ−タの駆動方式 - Google Patents
振動波モ−タの駆動方式Info
- Publication number
- JPS62247772A JPS62247772A JP61091514A JP9151486A JPS62247772A JP S62247772 A JPS62247772 A JP S62247772A JP 61091514 A JP61091514 A JP 61091514A JP 9151486 A JP9151486 A JP 9151486A JP S62247772 A JPS62247772 A JP S62247772A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- driving
- conversion element
- energy conversion
- mechanical energy
- voltage
- Prior art date
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- 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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/0075—Electrical details, e.g. drive or control circuits or methods
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は進行性振動波により移動体を摩擦駆動する振動
波モータに係り、特に振動波を効率良く励起するための
駆動方式に関するものである。
波モータに係り、特に振動波を効率良く励起するための
駆動方式に関するものである。
進行性振動波を利用して移動体を摩擦駆動する振動波モ
ータは最近実用化されつつあり、その原理的概要は下記
のようなものである。
ータは最近実用化されつつあり、その原理的概要は下記
のようなものである。
全周長が成る長さλの整数倍であるような弾性材科製の
リング状の振動板の片面に、周方向に配列された二群の
複数の圧電素子を固着したものをのピッチにて且つ交互
に逆の伸縮極性となるようずれがあるように配置されて
込る。圧電素子の両群には夫々電極膜が施されて込る。
リング状の振動板の片面に、周方向に配列された二群の
複数の圧電素子を固着したものをのピッチにて且つ交互
に逆の伸縮極性となるようずれがあるように配置されて
込る。圧電素子の両群には夫々電極膜が施されて込る。
いずれかの一群のみに交流電圧を印加すれば、上記振動
板には、の点が腹の位置、また該層の位置間の中央点が
節の位置であるような曲げ振動の定在波（波長λ）が該
撮動板の全周に亘って発生する。他の一群のみに交流電
圧を印加すれば、同様に定在波が生ずるが、その腹およ
び節の位置は前記定住波に対しλ てτずれ念ものとなる。両群に、周波数が同じで且つ時
間的位相差が７の交流電圧を同時に印加すると、両者の
定在波の合成の結果、振動板には周方向に進行する曲げ
摂動の進行波（波長λ）が発生し、このとき、厚みを有
する上記振動板の他面上の各点は一種の楕円運動をする
。よって、振動板の該他面にロータとしてリング状移動
体を加圧接触させておけば、該移動体は振動板から周方
向の摩擦力を受け、回転駆動される。その回転方向は、
両圧電素子群に印加する交流電圧の位相差を正負に切換
えることにより、反転できる。以上がこの種の振動波モ
ータの概要である。
板には、の点が腹の位置、また該層の位置間の中央点が
節の位置であるような曲げ振動の定在波（波長λ）が該
撮動板の全周に亘って発生する。他の一群のみに交流電
圧を印加すれば、同様に定在波が生ずるが、その腹およ
び節の位置は前記定住波に対しλ てτずれ念ものとなる。両群に、周波数が同じで且つ時
間的位相差が７の交流電圧を同時に印加すると、両者の
定在波の合成の結果、振動板には周方向に進行する曲げ
摂動の進行波（波長λ）が発生し、このとき、厚みを有
する上記振動板の他面上の各点は一種の楕円運動をする
。よって、振動板の該他面にロータとしてリング状移動
体を加圧接触させておけば、該移動体は振動板から周方
向の摩擦力を受け、回転駆動される。その回転方向は、
両圧電素子群に印加する交流電圧の位相差を正負に切換
えることにより、反転できる。以上がこの種の振動波モ
ータの概要である。
この種の振動波モータの駆動効率を高めるために、従来
、上記二群の圧電素子（これを駆動用圧電素子という）
の他に、振動検出用圧電素子を振動板の一部分に固着し
、その検出出力に基づいて駆動用圧電素子の駆動交流電
圧を共振周波数となす駆動方法が行われている。
、上記二群の圧電素子（これを駆動用圧電素子という）
の他に、振動検出用圧電素子を振動板の一部分に固着し
、その検出出力に基づいて駆動用圧電素子の駆動交流電
圧を共振周波数となす駆動方法が行われている。
しかし、この従来の駆動方法は、共拒周波数についての
み着目していたので、共振周波数付近の振動検出用圧電
素子より検出される交流電圧と駆動用圧電素子に印加さ
れる交流電圧の位相は、共振点付近の周波数により決ま
っていた。そのため振動波の励起効率が悪かった。
み着目していたので、共振周波数付近の振動検出用圧電
素子より検出される交流電圧と駆動用圧電素子に印加さ
れる交流電圧の位相は、共振点付近の周波数により決ま
っていた。そのため振動波の励起効率が悪かった。
本発明の目的は、振動波モータの振動波の励起効率を向
上させる駆動方式を提供するにある。
上させる駆動方式を提供するにある。
弾性材科製の振動板に二群の駆動用電気−機械λ
エネルギー変換素子区画を、群内では等ピッチｉにて汀
つ電圧印加時の伸縮の極性が交互に逆であλ るように、而して群間には７の奇数倍のずれかあるよう
に、配列固着し、該駆動用電気−機械エネルギー変換素
子区画の二群に互に９０″の時間的位相差を有する交流
電圧を夫々印加することによって、該撮動板に波長λの
進行性振動波を生ぜしめ、以て該振動板に加圧接触した
移動体を摩擦駆動するようにした振動波モータにおいて
、上記駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画群間に
て上記振動板に振動検出用電気−機械エネルギー変換素
子区画を設置し、駆動用電気−機械変換素子区画群に直
列に籾導性紫子を接続し、駆動用電気−機械エネルギー
変換素子区画群の電気的等価インピーダンスをＲ＋＋＋
ｊＸｓ （ｊは虚数単位）で表わしたとき、駆動用電気
−機械エネルギー変換素子区画群への印加交流電圧の周
波数をｌ Ｘｓ／Ｒｓ ｌが極大となる周波数にし、且
つ、いずれかの駆動用電気−機械エネルギー変換素子区
画群に印加する交流電圧の位相を、振動検出用電気−機
械エネルギー変換素子区画により検出される交流電圧に
対してラジアンの位相差を持つように設定することを特
徴とする振動波モータの駆動方式。
つ電圧印加時の伸縮の極性が交互に逆であλ るように、而して群間には７の奇数倍のずれかあるよう
に、配列固着し、該駆動用電気−機械エネルギー変換素
子区画の二群に互に９０″の時間的位相差を有する交流
電圧を夫々印加することによって、該撮動板に波長λの
進行性振動波を生ぜしめ、以て該振動板に加圧接触した
移動体を摩擦駆動するようにした振動波モータにおいて
、上記駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画群間に
て上記振動板に振動検出用電気−機械エネルギー変換素
子区画を設置し、駆動用電気−機械変換素子区画群に直
列に籾導性紫子を接続し、駆動用電気−機械エネルギー
変換素子区画群の電気的等価インピーダンスをＲ＋＋＋
ｊＸｓ （ｊは虚数単位）で表わしたとき、駆動用電気
−機械エネルギー変換素子区画群への印加交流電圧の周
波数をｌ Ｘｓ／Ｒｓ ｌが極大となる周波数にし、且
つ、いずれかの駆動用電気−機械エネルギー変換素子区
画群に印加する交流電圧の位相を、振動検出用電気−機
械エネルギー変換素子区画により検出される交流電圧に
対してラジアンの位相差を持つように設定することを特
徴とする振動波モータの駆動方式。
〔但し、式（１）においてＸは、一群中のいずれかの駆
動用電気−機械エネルギー変換素子区画の中央点と振動
検出用電気−機械エネルギー変換素子λ （０≦Ｘ≦ｉ）で表わされる長さであり、複号士は撮動
波モータの駆動方向の正逆に対応するものとする。〕 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細な説明する。第１図は前述のような
振動波モータにおける駆動用圧電素子の一群を図のよう
な簡便図示で示し念ものである。
動用電気−機械エネルギー変換素子区画の中央点と振動
検出用電気−機械エネルギー変換素子λ （０≦Ｘ≦ｉ）で表わされる長さであり、複号士は撮動
波モータの駆動方向の正逆に対応するものとする。〕 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細な説明する。第１図は前述のような
振動波モータにおける駆動用圧電素子の一群を図のよう
な簡便図示で示し念ものである。
駆動用圧電素子各群には直列に誘導性素子り。
を接続する。誘導素子Ｌ３を接続する目的の一つは力率
の改善である。また矩形波で駆動する場合には矩形波の
立上りが良いほど回路損失が少いが、立上りが良いと高
調波成分が多くなってモータの駆動ができなくなる。誘
導素子Ｌｓは、この余分な高調波をカットするフィルタ
の役もする。
の改善である。また矩形波で駆動する場合には矩形波の
立上りが良いほど回路損失が少いが、立上りが良いと高
調波成分が多くなってモータの駆動ができなくなる。誘
導素子Ｌｓは、この余分な高調波をカットするフィルタ
の役もする。
第２図は第１図の電気的等価回路を示し、Ｌ。
は振動波モータの該駆動用圧電素子群に於ける振動系の
質量の集中定数を電気回路に変換した定数、Ｃｒは振動
波モータに於ける振動系のコンプライアンスの集中定数
を電気回路に変換した定数、Ｒは振動波モータに於ける
振動系の損失の集中定数を電気回路に変換した定数、ｃ
ｄは制動容量である。
質量の集中定数を電気回路に変換した定数、Ｃｒは振動
波モータに於ける振動系のコンプライアンスの集中定数
を電気回路に変換した定数、Ｒは振動波モータに於ける
振動系の損失の集中定数を電気回路に変換した定数、ｃ
ｄは制動容量である。
第３図は第２図のＬｒ＊ Ｃｒ ｐ Ｒｔ Ｃｄの合成
による直列等価回路を示し、その実部Ｒ８、虚部Ｘ８け
、誘導素子り、の入力端子に印加される入力電圧ｅ０の
角周波数をωとすると で与えられる。
による直列等価回路を示し、その実部Ｒ８、虚部Ｘ８け
、誘導素子り、の入力端子に印加される入力電圧ｅ０の
角周波数をωとすると で与えられる。
第３図の実部Ｒａで消費される電力Ｐけこれが最大値Ｐ
ｍａＸになるのは、 ωＬ、＝−ＸＩ！のと六で、 となる。
ｍａＸになるのは、 ωＬ、＝−ＸＩ！のと六で、 となる。
実部Ｒ８、虚部ＸＢは駆動角周波数ωの関数であり、一
定電圧で駆動する場合には、摂動波モータの機械的共振
点における角周波数（Ｒｓが極大になる角周波数）より
低い角周波数＜ Ｉ Ｘｓ／Ｒｓ ｌが極大になる角周
波数）で駆動する方がＰｆｆｌａＸは大きくなる。
定電圧で駆動する場合には、摂動波モータの機械的共振
点における角周波数（Ｒｓが極大になる角周波数）より
低い角周波数＜ Ｉ Ｘｓ／Ｒｓ ｌが極大になる角周
波数）で駆動する方がＰｆｆｌａＸは大きくなる。
機械的共振点での振動検出用圧電素子からの信号電圧を
幸、１、第１群の駆動用圧電素子に印加する電圧をｔＡ
ｒとすると、これら各圧電素子の位置的位相が同位相の
場合には９８？け９Ａｒよりも時間的に２ ［ｒ ａ
ｄ ］だけ位相が進む。
幸、１、第１群の駆動用圧電素子に印加する電圧をｔＡ
ｒとすると、これら各圧電素子の位置的位相が同位相の
場合には９８？け９Ａｒよりも時間的に２ ［ｒ ａ
ｄ ］だけ位相が進む。
これに対して、本発明に従い、Ｉ Ｘｓ／Ｒｓ Ｉが極
大になる周波数で駆動する場合には、該周波数での振動
検出用圧電素子からの信号電圧ｆｆＶｓ ｒ’ ｓ第１
群駆動用圧電素子に印加する電圧を幸ム１′とすると、
これら各圧電素子の位置的位相が上記と同様に同位相の
場合には、 ？、、’は※ムＩよりも［Ｔ＋この様に位
相差を決める事により、低い電源電圧で効率良く振動波
モータを駆動できる。
大になる周波数で駆動する場合には、該周波数での振動
検出用圧電素子からの信号電圧ｆｆＶｓ ｒ’ ｓ第１
群駆動用圧電素子に印加する電圧を幸ム１′とすると、
これら各圧電素子の位置的位相が上記と同様に同位相の
場合には、 ？、、’は※ムＩよりも［Ｔ＋この様に位
相差を決める事により、低い電源電圧で効率良く振動波
モータを駆動できる。
一般的にいうと、今、第１群又は第２群のいずれか一群
の振動検出用圧電素子と該一群の駆動用圧電素子との位
置的位相差がソ門であるとする。
の振動検出用圧電素子と該一群の駆動用圧電素子との位
置的位相差がソ門であるとする。
ただしＸけ、撮動検出用圧電素子の中央点と該一群の駆
動用圧１！素子のうちの一つの素子の中央点との周方向
距離ｋＸｏとして ＸＱ＝−λ十Ｘ λ ０≦Ｘ≦− で表わされる周方向距離である。ここにλは進行λ 性振動波の波長である。（０＜ｘ＜７のときは、振動検
出用圧電圧素子の中央点は、第１群又は第２群駆動圧電
素子によるいずれの定在波の腹でも節でもない位置にあ
る。） ２πＸ 上記の位置的位相差 、？ が存する場合において、
本発明に従いｌ ｘ８／ｉｔｓ ｌが極大になる周波数
で駆動するとき、振動検出用圧電素子より検出される交
流電圧を９い該一群の駆動用電気機械変換電子に印加す
る交流電圧を９ムとすると、 幸、と立ムの時間的位相差を とすることにより、効率良く振動波モータを駆動するこ
とができる。念だし上式において士は正転・逆転に対応
するものである。
動用圧１！素子のうちの一つの素子の中央点との周方向
距離ｋＸｏとして ＸＱ＝−λ十Ｘ λ ０≦Ｘ≦− で表わされる周方向距離である。ここにλは進行λ 性振動波の波長である。（０＜ｘ＜７のときは、振動検
出用圧電圧素子の中央点は、第１群又は第２群駆動圧電
素子によるいずれの定在波の腹でも節でもない位置にあ
る。） ２πＸ 上記の位置的位相差 、？ が存する場合において、
本発明に従いｌ ｘ８／ｉｔｓ ｌが極大になる周波数
で駆動するとき、振動検出用圧電素子より検出される交
流電圧を９い該一群の駆動用電気機械変換電子に印加す
る交流電圧を９ムとすると、 幸、と立ムの時間的位相差を とすることにより、効率良く振動波モータを駆動するこ
とができる。念だし上式において士は正転・逆転に対応
するものである。
なお、以上の説明では圧電素子を用いたが、その代りに
他の電気−機械エネルギー変換素子たとえば電歪素子な
どを用いることもできることは勿論である。
他の電気−機械エネルギー変換素子たとえば電歪素子な
どを用いることもできることは勿論である。
以上説明した様に、本発明によれば、振動波モータにお
込て、振動検出用機械電気変換素子の検出電圧と駆動用
電気機械変換素子の印加電圧との位相差を機械的共振点
のときより大きくすることにより低い電源電圧で効率良
く振動を励起できる効果がある。
込て、振動検出用機械電気変換素子の検出電圧と駆動用
電気機械変換素子の印加電圧との位相差を機械的共振点
のときより大きくすることにより低い電源電圧で効率良
く振動を励起できる効果がある。
第１図は振動波モータの駆動用圧電素子を示す図、第２
図はその電気的等価回路を示す図、第３図はそれを更に
整理した等価回路を示す図である。 Ｌ、・・・接続した誘導素子、 Ｌｌ・・・質量等価インダクタンス、 Ｃｒ・・・コンプライアンス等価容！、Ｒ・・・等価抵
抗、 Ｃｄ・・・制動容量、第１図 ｓ 第２図
図はその電気的等価回路を示す図、第３図はそれを更に
整理した等価回路を示す図である。 Ｌ、・・・接続した誘導素子、 Ｌｌ・・・質量等価インダクタンス、 Ｃｒ・・・コンプライアンス等価容！、Ｒ・・・等価抵
抗、 Ｃｄ・・・制動容量、第１図 ｓ 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 弾性材科製の振動板に二群の駆動用電気−機械エネルギ
ー変換素子区画を、群内では等ピッチλ／２にて且つ電
圧印加時の伸縮の極性が交互に逆であるように、面して
群間にはλ／４の奇数倍のずれがあるように、配列固着
し、該駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画の二群
に互に９０°の時間的位相差を有する交流電圧を夫々印
加することによって、該振動板に波長λの進行性振動波
を生ぜしめ、以て該振動板に加圧接触した移動体を摩擦
駆動するようにした振動波モータにおいて、上記駆動用
電気−機械エネルギー変換素子区画群間にて上記振動板
に振動検出用電気−機械エネルギー変換素子区画を設置
し、駆動用電気−機械変換素子区画群に直列に誘導性素
子を接続し、駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画
群の電気的等価インピーダンスをＲ＿Ｓ＋ｊＸ＿Ｓ（ｊ
は虚数単位）で表わしたとき、駆動用電気−機械エネル
ギー変換素子区画群への印加交流電圧の周波数を｜Ｘ＿
Ｓ／Ｒ＿Ｓ｜が極大となる周波数にし、且つ、いずれか
の駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画群に印加す
る交流電圧の位相を、振動検出用電気−機械エネルギー
変換素子区画により検出される交流電圧に対してπ／２
＋ｔａｎ＾−＾１（Ｒ＿Ｓ＋｜Ｘ＿Ｓ｜／Ｒ＿Ｓ）±２
πｘ／λ・・・（１） ラジアンの位相差を持つように設定することを特徴とす
る振動波モータの駆動方式。 〔但し、式（１）においてｘは、一群中のいずれかの駆
動用電気−機械エネルギー変換素子区画の中央点と振動
検出用電気−機械エネルギー変換素子区画の中央点との
距離をｘ＿０としたときｘ＿０＝ｎ／２λ＋ｘ（０≦ｘ
≦λ／２）で表わされる長さであり、複号±は振動波モ
ータの駆動方向の正逆に対応するものとする。〕
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61091514A JPS62247772A (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 振動波モ−タの駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61091514A JPS62247772A (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 振動波モ−タの駆動方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247772A true JPS62247772A (ja) | 1987-10-28 |
Family
ID=14028513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61091514A Pending JPS62247772A (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 振動波モ−タの駆動方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62247772A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57205340U (ja) * | 1981-06-25 | 1982-12-27 | ||
| JPS60126650U (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-26 | 株式会社竹中工務店 | 単管吊り足場手摺金物 |
-
1986
- 1986-04-21 JP JP61091514A patent/JPS62247772A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57205340U (ja) * | 1981-06-25 | 1982-12-27 | ||
| JPS60126650U (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-26 | 株式会社竹中工務店 | 単管吊り足場手摺金物 |
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