JPS631382A - 圧電モ−タの駆動装置 - Google Patents
圧電モ−タの駆動装置Info
- Publication number
- JPS631382A JPS631382A JP61143024A JP14302486A JPS631382A JP S631382 A JPS631382 A JP S631382A JP 61143024 A JP61143024 A JP 61143024A JP 14302486 A JP14302486 A JP 14302486A JP S631382 A JPS631382 A JP S631382A
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- JP
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- piezoelectric element
- piezoelectric
- voltage
- bias
- piezoelectric motor
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
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〕
本発明は圧電モータの駆動装置Ｋ関し、さらに詳しくは
圧成効果を示す圧電体を用いて被駆動体に駆動力を与え
る駆動装置Ｋ関するものである。
圧成効果を示す圧電体を用いて被駆動体に駆動力を与え
る駆動装置Ｋ関するものである。
近年、圧亀・電歪素子を利用した圧電モータが実用化さ
れつつある。圧電モータは圧電・電歪素子に数十Ｋ Ｈ
ｚの交流電圧を印加したとき生ずる厚み振動や弾性表
面波を利用し、この碌動で被駆動体を抑圧駆動すること
により、被駆動体を回転又は直線移動させるものである
。圧電モータには，特公昭５９−３７６７２号公報に見
られるように圧電素子に交流電圧を印加して厚み振動を
発生させ、その振動を撮動片と呼ぶ部材を介して被駆動
体へ伝達し被駆動体を駆動する儀動片方式や、特開昭５
９−１８ ５１７ ８号公報の工うＫ圧電素子に交流
電圧を印加して圧電素子表面に一方向へ進行する進行波
を発生させ、圧電素子表面Ｋ接触する被駆動体を駆動す
る進行波方式のものがある。
れつつある。圧電モータは圧電・電歪素子に数十Ｋ Ｈ
ｚの交流電圧を印加したとき生ずる厚み振動や弾性表
面波を利用し、この碌動で被駆動体を抑圧駆動すること
により、被駆動体を回転又は直線移動させるものである
。圧電モータには，特公昭５９−３７６７２号公報に見
られるように圧電素子に交流電圧を印加して厚み振動を
発生させ、その振動を撮動片と呼ぶ部材を介して被駆動
体へ伝達し被駆動体を駆動する儀動片方式や、特開昭５
９−１８ ５１７ ８号公報の工うＫ圧電素子に交流
電圧を印加して圧電素子表面に一方向へ進行する進行波
を発生させ、圧電素子表面Ｋ接触する被駆動体を駆動す
る進行波方式のものがある。
いずれの方式でも圧電モータの，駆動は、圧！素子Ｋ周
波数，位相，振幅を調整した交流電圧を印加して被駆動
体との接触部で楕円運動を発生させ、楕円軌跡の先端で
接触する被駆動体を摩擦駆動して行うものである。
波数，位相，振幅を調整した交流電圧を印加して被駆動
体との接触部で楕円運動を発生させ、楕円軌跡の先端で
接触する被駆動体を摩擦駆動して行うものである。
圧電素子は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）など
の強誘電セラミックを材料とし、高電圧を印加して分極
処理を施し、圧電性をもたせたものである。圧電素子は
強誘電体であり、物理測定技術第４巻電気的測定ｍ４ａ
ｇｔ測定１２３べ一ジから１２９ページ（飯田修一他４
名編集，朝倉書店，昭和４７年）記載のように，印加電
界と圧電素子のもつ電気変位の関係は履歴Ｋ依存し、圧
［素子に交流電界を印加した場合は履歴曲線（ヒステリ
シス曲線）を描く。圧電素子Ｋは，印加電界と社気変位
がヒステリシスをもつことによる損失が存在し、その大
きさけ前記ヒステリシス曲線が囲む面積に比例する。圧
電素子の損失は圧電素子の発熱になり、圧電素子の発熱
は圧電モータの駆動効率低下の原因となる。また圧電素
子の特性はＩＪＡ度に依存するため、発熱てよって共振
周波数や変位ｔに変化が生ずる。
の強誘電セラミックを材料とし、高電圧を印加して分極
処理を施し、圧電性をもたせたものである。圧電素子は
強誘電体であり、物理測定技術第４巻電気的測定ｍ４ａ
ｇｔ測定１２３べ一ジから１２９ページ（飯田修一他４
名編集，朝倉書店，昭和４７年）記載のように，印加電
界と圧電素子のもつ電気変位の関係は履歴Ｋ依存し、圧
［素子に交流電界を印加した場合は履歴曲線（ヒステリ
シス曲線）を描く。圧電素子Ｋは，印加電界と社気変位
がヒステリシスをもつことによる損失が存在し、その大
きさけ前記ヒステリシス曲線が囲む面積に比例する。圧
電素子の損失は圧電素子の発熱になり、圧電素子の発熱
は圧電モータの駆動効率低下の原因となる。また圧電素
子の特性はＩＪＡ度に依存するため、発熱てよって共振
周波数や変位ｔに変化が生ずる。
前記従来技術は、上記ヒステリシス損について配１がさ
れておらず、圧電モータ駆動時Ｋ印加される交流心圧Ｋ
！：り圧電素子がもつヒステリシスのために圧成素子が
発熱する問題があった。
れておらず、圧電モータ駆動時Ｋ印加される交流心圧Ｋ
！：り圧電素子がもつヒステリシスのために圧成素子が
発熱する問題があった。
本発明の目的は、圧電モータ駆動時の圧電素子の発熱を
低．戒させる駆動装置を提供することにある。
低．戒させる駆動装置を提供することにある。
本発明の上記の目的は、圧電モータを駆動するにあたク
、圧電素子にバイアス成分をもつ正弦波電圧を印加する
手段全備えることにより達成される。
、圧電素子にバイアス成分をもつ正弦波電圧を印加する
手段全備えることにより達成される。
バイアス電圧を印加すると、圧電素子を振動させる駆動
電圧の範囲がバイアス電圧分だけシフトし，ヒステリゾ
スを描く範囲が電界に対する電気変位の変化の小さいと
ころへ移行する。その結果ヒステリシス曲線で囲まれる
面積が小さくなり、ヒステリシス損失が威る。したがっ
て圧電素子の発熱が低減する。
電圧の範囲がバイアス電圧分だけシフトし，ヒステリゾ
スを描く範囲が電界に対する電気変位の変化の小さいと
ころへ移行する。その結果ヒステリシス曲線で囲まれる
面積が小さくなり、ヒステリシス損失が威る。したがっ
て圧電素子の発熱が低減する。
以下、本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明の第一の実施例を示すブロック図である
。図中１は周波数，位相，電圧制御部を含む発振器、２
はバイアス電圧制御器、３はパワーアンプ、４は圧！素
子５を含む圧電モータ機構である。本実施例では，周波
数，位相．電圧を調整され発Ｓ器１から発振された交流
成圧をパイアス制御器２でシフトさせ、パワーアンプ３
を通して圧醒素子５に印加し圧電モータ４ｔ−駆動する
。
。図中１は周波数，位相，電圧制御部を含む発振器、２
はバイアス電圧制御器、３はパワーアンプ、４は圧！素
子５を含む圧電モータ機構である。本実施例では，周波
数，位相．電圧を調整され発Ｓ器１から発振された交流
成圧をパイアス制御器２でシフトさせ、パワーアンプ３
を通して圧醒素子５に印加し圧電モータ４ｔ−駆動する
。
王！素子５は、間に電極を挾み込んだ圧電セラミックの
薄板を振動変位方向（厚み方向）に多数積層した積層型
圧！素子である。各圧電セラミックの薄板は電気的て並
列Ｋ構成されている。圧電素子は電圧が印加されると電
圧に比例して変位する。
薄板を振動変位方向（厚み方向）に多数積層した積層型
圧！素子である。各圧電セラミックの薄板は電気的て並
列Ｋ構成されている。圧電素子は電圧が印加されると電
圧に比例して変位する。
ここで圧電素子にはバイアス電圧による電界が圧電素子
の分極を強める方向（伸び変形する方向）にかかるよう
に結線しておく。
の分極を強める方向（伸び変形する方向）にかかるよう
に結線しておく。
第２図は、第１図に示した本発明の一実施例の具体的な
構成を示すもので、交流増幅回路Ｋより構成している。
構成を示すもので、交流増幅回路Ｋより構成している。
図中、Ｒ＋ とＲ２は抵抗、Ｒ３とＲ４は可変抵抗、Ｃ
はコンデンサであり，６はオペアンプを示す。オペアン
ブ６のオフセット電圧を可変抵抗Ｒ１とＲ４で調整して
、圧電素子Ｋ印加するバイアス竃圧Ｖ一を設定する。オ
ペアンブ６の出力は第３図て示すようなＶｂを中心とす
る交流電圧となり，それをさらてパワーアンプを介して
圧！素子へ人力する。
はコンデンサであり，６はオペアンプを示す。オペアン
ブ６のオフセット電圧を可変抵抗Ｒ１とＲ４で調整して
、圧電素子Ｋ印加するバイアス竃圧Ｖ一を設定する。オ
ペアンブ６の出力は第３図て示すようなＶｂを中心とす
る交流電圧となり，それをさらてパワーアンプを介して
圧！素子へ人力する。
第４図は、本発明の装置で電圧を印加して励振させたｉ
層型圧電素子と，従来の電圧印加方式により励損させた
積層型圧電素子の温度特性到定図である。図中、横軸は
時間，縦軸は圧電素子表面温度と室温との差を表す。上
記温度特性測定において、圧電素子を本発明の装置で励
蚕させた場合も従来の方式で励振させた場合も圧電素子
は共振点で励振させ、また印加醒圧の正弦波形部分の幾
幅値は等しい。図エシ明らかなようて、バイアス電圧を
加えて励賑させた場合には、バイアス醒圧を加えずに励
振させた従来のものに比べて正直素子の発熱が低減して
おり，本発明のものが圧電素子の低発熱化に有効である
ことがわかる。
層型圧電素子と，従来の電圧印加方式により励損させた
積層型圧電素子の温度特性到定図である。図中、横軸は
時間，縦軸は圧電素子表面温度と室温との差を表す。上
記温度特性測定において、圧電素子を本発明の装置で励
蚕させた場合も従来の方式で励振させた場合も圧電素子
は共振点で励振させ、また印加醒圧の正弦波形部分の幾
幅値は等しい。図エシ明らかなようて、バイアス電圧を
加えて励賑させた場合には、バイアス醒圧を加えずに励
振させた従来のものに比べて正直素子の発熱が低減して
おり，本発明のものが圧電素子の低発熱化に有効である
ことがわかる。
また、圧醒素子は分極と反対方向に分極処理時の抗電場
以上の電場をかけると分極が反転し特性が変わってしま
う。そこで，本実施列の工うＫ圧電素子の分極？強める
正側にバイアスに圧をかけておき、負側の印加電圧交流
成分がバイアス′成圧の範囲内Ｋ納まるようてすれば、
圧電素子の分極反転を防ぐ効果がある。
以上の電場をかけると分極が反転し特性が変わってしま
う。そこで，本実施列の工うＫ圧電素子の分極？強める
正側にバイアスに圧をかけておき、負側の印加電圧交流
成分がバイアス′成圧の範囲内Ｋ納まるようてすれば、
圧電素子の分極反転を防ぐ効果がある。
以上説明したようＫ，本発明によれば圧電素子のヒステ
リシス損失を低減できるので，圧電モータ，駆動時の圧
晟素子の発熱を低減させる効果がある。
リシス損失を低減できるので，圧電モータ，駆動時の圧
晟素子の発熱を低減させる効果がある。
第１図は本発明の装置の一実施例を示すブロック図、第
２図は第１図Ｋ示す本発明の装置の具体的構成を例示し
た図，第３図は本発明Ｋよる印加電圧の状態を示した図
、第４図は本発明と従来とによる圧電素子温度特性を示
した図である。 １・・・発撮器，２・・・バイアス電圧制御器、３・・
・パワーアンプ、４・・・圧成モータ機構，５・・・圧
電素子、６・・・オペアンプ、几・・・可変抵抗、Ｃ・
・・コンデンサ、几ｌ，几２・・・抵抗。
２図は第１図Ｋ示す本発明の装置の具体的構成を例示し
た図，第３図は本発明Ｋよる印加電圧の状態を示した図
、第４図は本発明と従来とによる圧電素子温度特性を示
した図である。 １・・・発撮器，２・・・バイアス電圧制御器、３・・
・パワーアンプ、４・・・圧成モータ機構，５・・・圧
電素子、６・・・オペアンプ、几・・・可変抵抗、Ｃ・
・・コンデンサ、几ｌ，几２・・・抵抗。
Claims (1)
- １．圧電効果を示す圧電素子に交流電圧を印加すること
によつて生じる振動を利用して摩擦駆動する圧電モータ
において、前記圧電素子にバイアス成分をもつ正弦波電
圧を印加する手段を接続したことを特徴とする圧電モー
タの駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143024A JPS631382A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 圧電モ−タの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143024A JPS631382A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 圧電モ−タの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS631382A true JPS631382A (ja) | 1988-01-06 |
Family
ID=15329139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61143024A Pending JPS631382A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 圧電モ−タの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS631382A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021957A (en) * | 1988-11-10 | 1991-06-04 | Nippon Soken, Inc. | Brake control apparatus in diagonal braking pressure supply system for use in motor vehicles |
| JP2004032887A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 伸縮自在アクチュエータ |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61143024A patent/JPS631382A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021957A (en) * | 1988-11-10 | 1991-06-04 | Nippon Soken, Inc. | Brake control apparatus in diagonal braking pressure supply system for use in motor vehicles |
| JP2004032887A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 伸縮自在アクチュエータ |
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