JP2723122B2 - Ultrasonic motor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータに関する
ものである。 【０００２】 【従来技術】まず図１にもとずいて超音波モータを説明
する。図１ａは超音波モータの一例を示すものであり、
図において１はＰＺＴなどのリング状圧電体であり、銀
等からなるリング状の共通電極２は、リング状圧電体１
の一方の面全体にコート（被覆）されている。リング状
圧電体１の他方の面には銀等から成るセグメント電極群
３がコートされている。セグメント電極群３は１６個の
セグメント電極３ａ−３ｐから成る。そのうち、セグメ
ント電極３ａは円周方向に３／４λの長さ（本明細書中
λは屈曲振動波長）を有しており、セグメント電極３ｂ
は円周方向に１／４λの長さを有しており、セグメント
電極３ａと１８０゜ずれている。セグメント電極３ｃ〜
３ｉは各々円周方向にλ／２の長さを有しており、セグ
メント電極３ａと３ｂとの間の一方側にある。一方、セ
グメント電極３ｊ〜３ｐは各々円周方向にλ／２の長さ
を有しており、電極３ａと３ｂとの間の他方側にある。 【０００３】長さλ／２のセグメント電極３ｃ〜３ｉお
よび３ｊ〜３ｐの各々が対向しているリング状圧電体１
の各領域は、隣接する領域と分極方向が異なる様に分極
されている。例えば、リング状圧電体１はセグメント電
極３ｃの接触している領域とセグメント電極３ｄの接触
している領域とが分極方向を逆にしている。図において 【表１】 はそれぞれ分極方向が逆であることを示している。長さ
λ／２のセグメント電極３ｃ〜３ｉは駆動交流印加用電
極であり、互に導電性ペースト４ａにより接続され、こ
れらには入力端子Ｒから入力交流電圧が印加される。セ
グメント電極３ｊ〜３ｐも駆動交流印加用電極であり、
同様にペースト４ｂにより接続され、入力端子Ｌから入
力交流電圧が印加される。長さ３／４λのセグメント電
極３ａは、リング状圧電体１の裏面のリング状の共通電
極２とリング状圧電体１の外周端に設けられた導電ペー
スト４ｃにより接続されている。セグメント電極３ａに
は接地端子Ｇより接地電位が印加される。すなわち、こ
のセグメント電極３ａはリング状の共通電極２の引き出
し電極としての働きをしているにすぎない。またセグメ
ント電極３ｂは、セグメント電極群３の作製工程で単に
形成されたにすぎず、作用を何ら果たしていない。リン
グ状圧電体１はリング電極２の側に接着剤５により、黄
銅等から成る弾性体のリング６が固着されている。ロー
タ７は弾性体のリング６に対して或る接触圧で当接され
ている。リング状圧電体１と弾性体のリング６により振
動子２０を構成している。 【０００４】次に、上述の如き構成の超音波モータの作
用について説明する。入力端子Ｒ−Ｇ間と入力端子Ｌ−
Ｇ間とに互に９０゜位相のずれた所定周波数の交流電圧
を加えると、リング状圧電体１と弾性体のリング６に波
長λの屈曲振動が生じ、ロータ７が回転される。このモ
ータの効率を高くするには、上記交流の周波数を最適値
に保つことが必要である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの最適
値は、例えばロータ７と弾性体のリング６との接触圧や
モータの温度などの外部条件の変動によって変化するも
のである。したがって、上記交流電圧の周波数を常に一
定値に保っていると、高効率な超音波モータが得られな
い。上記のような問題点を解決するために、進行性振動
波の振動状態を検出する検出手段を設けて、入力電源の
周波数を常時外部条件に応じた最適値に保持することが
考えられる。しかし、弾性体に検出手段を設けると超音
波モータが大型化するという問題がある。そこで、本発
明は、原理上必要で且つ入力を印加できない所定の空間
的位相差の位置にある圧電体を利用して、超音波モータ
を大型化せずに、超音波モータの振動状態を検出できる
超音波モータを提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため
に、本発明による超音波モータ（１２）は、弾性体
（６）と、弾性体に設置されて弾性体に進行性振動波を
発生させる電気機械変換素子（リング状圧電体１のセグ
メント電極３ｃ〜３ｐに対応する部分）と、弾性体に設
置されて進行性振動波の振動を電気信号に変換する機械
電気変換素子（リング状圧電体１のセグメント電極３ｂ
に対応する部分）とを備え、電気機械変換素子は、第１
駆動信号（交流電圧）が入力される複数の第１入力部
（リング状圧電体１のセグメント電極３ｃ〜３ｉに対応
する部分）と、第１駆動信号と所定の時間的位相差を有
する第２駆動信号（９０°位相のずれた交流電圧）が入
力される複数の第２入力部（リング状圧電体１のセグメ
ント電極３ｊ〜３ｐに対応する部分）とを有し、複数の
第１入力部は、互いが電気的に接続（導電性ペースト４
ａ）されてグループ化された状態で弾性体の一つの第１
領域に配置され、複数の第２入力部は、互いが電気的に
接続（導電性ペースト４ｂ）されてグループ化された状
態で、第１領域との間に所定の空間的位相差（λ／４、
λは進行性振動波の波長である。）を有する弾性体の一
つの第２領域に配置され、機械電気変換素子は、弾性体
上の所定の空間的位相差の場所に配置されている。 【作用】前記構成により、原理上必要で且つ入力を印加
できない所定の空間的位相差の位置に機械電気変換素子
を配置したので、超音波モータを大型化せずに、超音波
モータの振動状態を検出することができる。 【０００７】 【実施例】図２は本発明の好適な一実施例を示すもので
ある。図１セグメント電極３ｂに対応する部分に図２の
実施例では端子Ｓが設けてある点と、このセグメント電
極３ｂに対向するリング状圧電体１の領域も第二実施例
では分極させてある点とにおいてのみ図２のものは図１
のものと異なり、図２の実施例の他の構造は図１のもの
と同一である。 【０００８】図２においても、このセグメント電極３ｂ
は入力交流電圧が印加されない電極であるので、モータ
が駆動し、リング状圧電体１に屈曲振動が生ずると、セ
グメント電極３ｂにはこの屈曲振動に応じた交流が現わ
れる。この現象は、圧電体は交流を印加されると振動を
生ずると共に、逆に振動を与えられると交流を生ずると
いう性質によるものである。 【０００９】図３は、図２の超音波モータの回転制御回
路である。回転制御回路は制御可能な発振器８、９０゜
位相移相器９、アンプ１０ａ、１０ｂ、インダクタンス
１１ａ、１１ｂ、図２に示す超音波モータ１２、バンド
パスフィルタ１３、発振制御器１４より構成されてい
る。発振器８からある周波数の正弦波が出力され、アン
プ１０ａと９０゜位相移相器９に入力される。９０゜位
相移相器９の出力はアンプ１０ｂに入力される。アンプ
１０ａ、１０ｂは互いに９０゜位相のずれた交流電圧を
整合用インダクタンス１１ａ、１１ｂを介して端子Ｒ、
Ｌから超音波モータ１２に印加する。超音波モータの回
転状態はセグメント電極３ｂに接続した端子Ｓより交流
電圧の大きさで出力され、バンドパスフィルタ１３に入
力する。図５を参照して後述するようにバンドパスフィ
ルタ１３で不用な信号が除去され、回転を制御するのに
有用な信号のみが発振制御器１４に入力され、制御可能
な発振器８にフィードバックされる。 【００１０】なお、発振手段とは、図３中の発振器８、
位相移相器９、アンプ１０ａ、１０ｂを示している。 【００１１】図４は図２の超音波モータへの入力周波数
ｆの時の超音波モータの回転数をＮとし、その時超音波
モータの振動検出用セグメント電極３ｂの端子Ｓに出力
される電圧を検出し、その検出電圧（例えば実効値）を
Ｖとした時の関係を示す特性曲線図である。図におい
て、ある外的条件の下での入力周波数に対するモータ回
転数Ｎ₁の特性および検出電圧Ｖ₁の特性は図のようにな
り、ともに最適入力周波数ｆ₁ で最大となる。また、外
的条件が変化した時入力周波数に対するモータ回転数特
性および検出電圧特性はＮ₂、Ｖ₂ となり、この時最適
入力周波数ｆ₂に対してＮ₂、Ｖ₂は最大となっている。
この様に、ある外的条件において、モータ回転数のピー
クを与える周波数と検出電圧のピークを与える周波数と
はほぼ一致することが実験的に見出された。今、外的条
件の変化にも拘らず、入力周波数が依然として、例えば
ｆ₁ に保持されると、モータ回転数Ｎも検出電圧Ｖも大
きく低下することになる。そこで、本発明では図３の回
路図に示す如く、超音波モータのセグメント電極３ｂの
端子Ｓからの出力電圧（すなわち上記検出電圧）に応じ
て、発振制御器１４が発振器８を制御して、常にその時
の外的条件の最適値（例えばｆ₁₂）に発振周波数すなわ
ち超音波モータへの入力周波数を制御する。 【００１２】上述した外的条件の最適値とは電圧信号が
ピークとなる点を示している。発振制御器１４は、端子
Ｓからの電圧信号がピークとなるように発振周波数を制
御する装置であり、その制御には、すでに特開昭５６−
５１１６４号公報等で公知である山登り回路を利用して
いる。発振制御器１４は、図７に示すように検出部１５
と差分ホールド回路１６と発振制御部１７とからなる。
なお、山登り回路は図中１８で示され、バンドパスフィ
ルタ１３、検出部１５、差分ホールド回路１６とからな
る回路である。バンドパスフィルタ１３を通して不要な
周波数帯域を取り除かれた電圧信号は、検出部１５によ
って常時連続して検出され、検出された電圧信号は、差
分ホールド回路１６に出力される。差分ホールド回路１
６では電圧信号を一定時間毎にサンプルホールドし、比
較演算することにより、電圧信号が時間経過に対して増
加方向にあるか減少方向にあるかを判断する。得られた
情報は、発振制御部１７に出力され、発振制御部１７で
は電圧方向が常に増加するように発振器８を制御する。 【００１３】こうすれば超音波モータにおけるリング状
圧電体と弾性体との間の共振周波数が、外乱の影響で変
化しても常に最適の周波数が発振器８より出力され、し
たがって超音波モータの回転は、最適に保たれる。 【００１４】一方、超音波モータのセグメント電極３ｂ
に接続された端子Ｓからの検出電圧Ｖは、前述した如く
モータ回転数Ｎの最大値を与えるモータへの入力周波数
において最大値をとると共に、図５に示すようにそこか
らかなり離れた周波数ｆ₃ において小さなピークを呈す
る場合がある。そこで、図３の制御回路においてはバン
ドパスフィルタ１３をモータ側出力端子Ｓと発振制御回
路１４との間に設けて、モータ回転数Ｎの最大値を与え
る周波数帯域、例えば図４の周波数ｆ₁〜ｆ₂付近を通
し、上述の周波数ｆ₃ を含む如きそれ以外の周波数帯域
をカットするようにしてある。 【００１５】なお図２の実施例では、振動検出用のセグ
メント電極３ｂを、リング状圧電体１の最内周から最外
周まで分布させたが、本発明の振動検出用セグメント電
極の設置はこれに限るものでなく、圧電体の振動を検出
できる箇所であれば任意の位置でよい。例えば、図６の
如く、電極３ｂをリング状圧電体の外周部のみにコート
してもよい。また、振動検出用の電極は、セグメント電
極３ｂを用いる必要はなく、例えば、図６の電極３ａを
半径方向に分割し、互いに絶縁した２つの内周側及び外
周側電極を形成し、この内周側電極を導電性ペーストに
よりリング状の共通電極２と接続し、かつ接地端子Ｇと
接続してリング状電極の引出し電極として使用し、また
外周側電極に端子Ｓを接続し振動検出用電極とする。同
様にセグメント電極３ｃ〜３ｐのいずれかを分割し駆動
交流印加用電極と振動検出用電極とを作成することもで
きる。 【００１６】振動検出用電極を図６の如くリング状圧電
体の外周側に設けた場合の利点を以下に述べる。 【００１７】弾性体がたとえば図２のようなリング状で
あると、そのリングの内側と外側では、その共振周波数
は異なる。また、超音波モータ、具体的にはロータを駆
動する表面波はリングの外側に集中する。したがって、
モニタ電圧としては、圧電体のリング外周の振動を検出
したものであることが望ましい。そこで振動検出用セグ
メント電極をリング状圧電体の外周部にのみコートする
ことにより、リング状圧電体の外周部での振動を検出で
きる。 【００１８】上述の実施例では、セグメント電極群３の
一部に振動検出用セグメント電極を設け、この振動検出
用電極とこれに圧電体１をはさんで対向したリング状電
極２との間から振動検出信号を取出したが、本発明はこ
れに限るものでなく、例えば、リング状電極２の小部分
を残部から絶縁し、この小部分を振動検出用電極とし、
他方この振動検出用電極に圧電体１をはさんで対向した
セグメント電極群３の部分を他から絶縁し、この部分を
振動検出用電極の対向電極とし、この振動検出用電極と
対向電極とから振動検出信号を取出すこともできる。も
ちろんこの対向電極が、交流電圧が印加されないセグメ
ント電極３ａ叉は３ｂに該当する場合には、この電極３
ａ叉は３ｂをそのまま対向電極として使用できる。 【００１９】上述の例では振動を検出する一対の電極と
して圧電体を挟んで対向した振動検出用電極と対向電極
とを用いたが、この一対の電極を共にリング状の共通電
極２の側にもしくはセグメント電極群３側に設けること
もできる。具体的には、例えば他から絶縁した一対の隣
接電極を共に圧電体の同一分極領域内に位置するように
圧電体のいずれか一方の面に設ければ良い。 【００２０】 【効果】以上のように本発明によれば、原理上必要でか
つ入力を印加できない、所定の空間的位相差の位置を利
用して、機械電気変換素子を配置したので、超音波モー
タを大型化することなく、超音波モータの振動状態を検
出することができる。また、交流電圧印加用電極である
入力相を減らすことなく、モニタ電極を設けることがで
きるので、超音波モータの効率を低下させずに、超音波
モータの振動状態を検出することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor. 2. Description of the Related Art First, an ultrasonic motor will be described with reference to FIG. FIG. 1a shows an example of an ultrasonic motor,
In the figure, reference numeral 1 denotes a ring-shaped piezoelectric body such as PZT, and a ring-shaped common electrode 2 made of silver or the like is used as a ring-shaped piezoelectric body 1
Is coated (coated) on one entire surface. The other surface of the ring-shaped piezoelectric body 1 is coated with a segment electrode group 3 made of silver or the like. The segment electrode group 3 includes 16 segment electrodes 3a-3p. The segment electrode 3a has a length of ／ λ in the circumferential direction (λ is a bending vibration wavelength in the present specification), and the segment electrode 3b
Has a length of １ ／ λ in the circumferential direction and is shifted by 180 ° from the segment electrode 3a. Segment electrode 3c-
3i each have a length of λ / 2 in the circumferential direction and are on one side between the segment electrodes 3a and 3b. On the other hand, the segment electrodes 3j to 3p each have a length of λ / 2 in the circumferential direction, and are on the other side between the electrodes 3a and 3b. A ring-shaped piezoelectric body 1 in which segment electrodes 3c to 3i and 3j to 3p of length λ / 2 face each other
Are polarized such that the polarization direction is different from that of the adjacent region. For example, in the ring-shaped piezoelectric body 1, the regions where the segment electrodes 3c are in contact and the regions where the segment electrodes 3d are in contact have opposite polarization directions. [Table 1] Indicates that the polarization directions are opposite. The segment electrodes 3c to 3i having a length of λ / 2 are driving AC application electrodes, which are connected to each other by a conductive paste 4a, to which an input AC voltage is applied from an input terminal R. The segment electrodes 3j to 3p are also driving AC application electrodes,
Similarly, they are connected by the paste 4b, and an input AC voltage is applied from the input terminal L. The segment electrode 3 a having a length of ／ λ is connected to the ring-shaped common electrode 2 on the back surface of the ring-shaped piezoelectric body 1 by a conductive paste 4 c provided on the outer peripheral end of the ring-shaped piezoelectric body 1. A ground potential is applied to the segment electrode 3a from the ground terminal G. That is, the segment electrode 3a merely functions as a lead electrode of the ring-shaped common electrode 2. Further, the segment electrode 3b is merely formed in the manufacturing process of the segment electrode group 3, and has no function. The ring-shaped piezoelectric body 1 has an elastic ring 6 made of brass or the like fixed to the ring electrode 2 side with an adhesive 5. The rotor 7 is in contact with the elastic ring 6 at a certain contact pressure. Vibration is caused by the ring-shaped piezoelectric body 1 and the elastic ring 6.
The moving element 20 is constituted. Next, the operation of the ultrasonic motor having the above configuration will be described. Between input terminals R-G and input terminal L-
When an AC voltage having a predetermined frequency that is 90 ° out of phase with that between the G electrodes is applied, bending vibration of wavelength λ occurs in the ring-shaped piezoelectric body 1 and the elastic ring 6, and the rotor 7 is rotated. In order to increase the efficiency of this motor, it is necessary to keep the AC frequency at an optimum value. [0005] However, the optimum value varies depending on fluctuations in external conditions such as the contact pressure between the rotor 7 and the ring 6 of the elastic body and the temperature of the motor. Therefore, if the frequency of the AC voltage is always kept constant, a highly efficient ultrasonic motor cannot be obtained. In order to solve the above problems, it is conceivable to provide a detecting means for detecting the vibration state of the traveling vibration wave, and to always keep the frequency of the input power supply at an optimum value according to the external condition. However, when the elastic member is provided with the detecting means, there is a problem that the size of the ultrasonic motor increases. Therefore, the present invention detects the vibration state of the ultrasonic motor without increasing the size of the ultrasonic motor by using a piezoelectric body at a position of a predetermined spatial phase difference which is necessary in principle and to which no input can be applied. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic motor that can be used. In order to achieve the above object, an ultrasonic motor (12) according to the present invention comprises an elastic body (6) and a progressive vibration provided on the elastic body. An electromechanical transducer for generating waves (portions corresponding to the segment electrodes 3c to 3p of the ring-shaped piezoelectric body 1) and a electromechanical transducer that is installed on an elastic body and converts vibration of a progressive vibration wave into an electric signal ( Segment electrode 3b of ring-shaped piezoelectric body 1
The electromechanical conversion element comprises:
A plurality of first input portions (portions corresponding to the segment electrodes 3c to 3i of the ring-shaped piezoelectric body 1) to which a drive signal (AC voltage) is input, and a second having a predetermined temporal phase difference from the first drive signal. A plurality of second input portions (portions corresponding to the segment electrodes 3j to 3p of the ring-shaped piezoelectric body 1) to which a drive signal (AC voltage having a phase shift of 90 °) is input; Are electrically connected to each other (conductive paste 4
a) one of the elastic bodies in the grouped state
The plurality of second input units are arranged in a region, and the plurality of second input units are electrically connected to each other (conductive paste 4b) and grouped, and a predetermined spatial phase difference (λ / 4,
λ is the wavelength of the traveling vibration wave. ) Is arranged in one second region of the elastic body, and the electromechanical transducer is arranged at a place of a predetermined spatial phase difference on the elastic body. According to the above construction, the electromechanical transducer is arranged at a position of a predetermined spatial phase difference that is necessary in principle and no input can be applied, so that the vibration state of the ultrasonic motor can be reduced without increasing the size of the ultrasonic motor. Can be detected. FIG. 2 shows a preferred embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 2, a terminal S is provided in a portion corresponding to the segment electrode 3b in FIG. 1, and a region of the ring-shaped piezoelectric body 1 facing the segment electrode 3b is also polarized in the second embodiment. 2 only in FIG.
Unlike the one of FIG. 2, the other structure of the embodiment of FIG. 2 is the same as that of FIG. In FIG. 2, the segment electrode 3b
Is an electrode to which no input AC voltage is applied, and when the motor is driven and a bending vibration occurs in the ring-shaped piezoelectric body 1, an AC corresponding to the bending vibration appears on the segment electrode 3b. This phenomenon is due to the property that the piezoelectric material generates vibration when an AC is applied, and generates an AC when the vibration is applied. FIG. 3 shows a rotation control circuit of the ultrasonic motor shown in FIG. The rotation control circuit includes a controllable oscillator 8, a 90 ° phase shifter 9, amplifiers 10a and 10b, inductances 11a and 11b, an ultrasonic motor 12, a band-pass filter 13, and an oscillation controller 14 shown in FIG. I have. A sine wave of a certain frequency is output from the oscillator 8 and input to the amplifier 10a and the 90 ° phase shifter 9. The output of the 90 ° phase shifter 9 is input to the amplifier 10b. The amplifiers 10a and 10b connect the AC voltages having phases shifted by 90 ° from each other to terminals R and R via matching inductances 11a and 11b.
L is applied to the ultrasonic motor 12. The rotation state of the ultrasonic motor is output from a terminal S connected to the segment electrode 3b with the magnitude of an AC voltage, and is input to the band-pass filter 13. As described later with reference to FIG. 5, unnecessary signals are removed by the band-pass filter 13, and only signals useful for controlling rotation are input to the oscillation controller 14 and fed back to the controllable oscillator 8. . Note that the oscillating means is the oscillator 8 in FIG.
1 shows a phase shifter 9 and amplifiers 10a and 10b. FIG. 4 shows that the number of revolutions of the ultrasonic motor at the input frequency f to the ultrasonic motor in FIG. 2 is N, and the voltage output to the terminal S of the vibration detecting segment electrode 3b of the ultrasonic motor at that time is N. FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a relationship when a detected voltage (for example, an effective value) is set to V. In the figure, characteristics and properties of the detected voltage V ₁ of the motor rotational speed N ₁ to the input frequency under certain external conditions is as shown in the figure, it is both maximum at the optimum input frequency f _1. When the external condition changes, the motor speed characteristics and the detected voltage characteristics with respect to the input frequency become N ₂ and V ₂ , and at this time, N ₂ and V ₂ become the maximum with respect to the optimum input frequency f ₂ .
Thus, under certain external conditions, it has been experimentally found that the frequency at which the peak of the motor rotation speed and the frequency at which the peak of the detection voltage are substantially coincide with each other. Now, despite changing environmental conditions, still the input frequency, for example by holding f _1, the motor rotation speed N also becomes possible to greatly reduced detection voltage V. Therefore, in the present invention, as shown in the circuit diagram of FIG. 3, the oscillation controller 14 controls the oscillator 8 in accordance with the output voltage from the terminal S of the segment electrode 3b of the ultrasonic motor (that is, the detection voltage). The oscillation frequency, that is, the input frequency to the ultrasonic motor, is always controlled to the optimum value (for example, f ₁₂ ) of the external condition at that time. The above-mentioned optimum value of the external condition indicates a point where the voltage signal has a peak. The oscillation controller 14 is a device for controlling the oscillation frequency so that the voltage signal from the terminal S becomes a peak.
A hill-climbing circuit known in, for example, Japanese Patent No. 51164 is used. The oscillation controller 14 includes a detection unit 15 as shown in FIG.
, A difference hold circuit 16 and an oscillation control unit 17.
The hill-climbing circuit is indicated by 18 in the figure, and is a circuit including the band-pass filter 13, the detecting unit 15, and the difference hold circuit 16. The voltage signal from which the unnecessary frequency band has been removed through the band-pass filter 13 is continuously detected by the detection unit 15, and the detected voltage signal is output to the difference hold circuit 16. Difference hold circuit 1
In step 6, the voltage signal is sampled and held at regular time intervals, and a comparison operation is performed to determine whether the voltage signal is increasing or decreasing with respect to time. The obtained information is output to the oscillation control unit 17, and the oscillation control unit 17 controls the oscillator 8 so that the voltage direction always increases. In this way, the optimum frequency is always output from the oscillator 8 even if the resonance frequency between the ring-shaped piezoelectric body and the elastic body in the ultrasonic motor changes under the influence of disturbance. Is kept optimal. On the other hand, the segment electrode 3b of the ultrasonic motor
The detection voltage V from the terminal S connected to the motor takes the maximum value at the input frequency to the motor which gives the maximum value of the motor rotation speed N as described above, and also has the frequency f which is far away therefrom as shown in FIG. _There may be a small peak at ₃ . Therefore, in the control circuit of FIG. 3, the band-pass filter 13 is provided between the motor-side output terminal S and the oscillation control circuit 14, and a frequency band that gives the maximum value of the motor rotation speed N, for example, the frequency f _{1 of} FIG. ~f through near _2, it is to be cut other frequency bands such as including the frequency f ₃ of the above. In the embodiment shown in FIG. 2, the segment electrodes 3b for detecting vibration are distributed from the innermost circumference to the outermost circumference of the ring-shaped piezoelectric body 1. The present invention is not limited to this, and may be any position as long as vibration of the piezoelectric body can be detected. For example, as shown in FIG. 6, the electrode 3b may be coated only on the outer peripheral portion of the ring-shaped piezoelectric body. It is not necessary to use the segment electrode 3b as the electrode for vibration detection. For example, the electrode 3a in FIG. 6 is divided in the radial direction to form two inner and outer electrodes insulated from each other. The peripheral electrode is connected to the ring-shaped common electrode 2 by a conductive paste, and is connected to the ground terminal G to be used as a lead electrode of the ring-shaped electrode. And Similarly, any one of the segment electrodes 3c to 3p can be divided to form a drive AC application electrode and a vibration detection electrode. The advantages of the case where the vibration detecting electrode is provided on the outer peripheral side of the ring-shaped piezoelectric body as shown in FIG. 6 will be described below. If the elastic body has a ring shape as shown in FIG. 2, for example, the resonance frequency differs between the inside and the outside of the ring. Also, the surface wave driving the ultrasonic motor, specifically the rotor, is concentrated outside the ring. Therefore,
It is desirable that the monitor voltage is obtained by detecting the vibration of the outer periphery of the ring of the piezoelectric body. Therefore, by coating the segment electrode for vibration detection only on the outer peripheral portion of the ring-shaped piezoelectric body, the vibration on the outer peripheral portion of the ring-shaped piezoelectric body can be detected. In the above-described embodiment, a segment electrode for vibration detection is provided in a part of the segment electrode group 3, and the electrode for vibration detection and the ring-shaped electrode 2 opposed to the electrode 1 with the piezoelectric body 1 interposed therebetween. Although the vibration detection signal was extracted, the present invention is not limited to this. For example, a small portion of the ring-shaped electrode 2 is insulated from the rest, and this small portion is used as a vibration detection electrode,
On the other hand, a portion of the segment electrode group 3 opposed to the vibration detection electrode with the piezoelectric body 1 interposed therebetween is insulated from the others, and this portion is used as a counter electrode of the vibration detection electrode. A vibration detection signal can also be extracted. Of course, when this counter electrode corresponds to the segment electrode 3a or 3b to which no AC voltage is applied, this electrode 3
a or 3b can be used as a counter electrode as it is. In the above-described example, the vibration detecting electrode and the opposing electrode which are opposed to each other with the piezoelectric body interposed therebetween are used as the pair of electrodes for detecting the vibration. Alternatively, it can be provided on the segment electrode group 3 side. Specifically, for example, a pair of adjacent electrodes insulated from the other may be provided on one of the surfaces of the piezoelectric body so as to be located in the same polarization region of the piezoelectric body. As described above, according to the present invention, since the electromechanical transducer is arranged by utilizing the position of a predetermined spatial phase difference which is necessary in principle and to which no input can be applied, the ultrasonic wave The vibration state of the ultrasonic motor can be detected without increasing the size of the motor. Further, since the monitor electrode can be provided without reducing the input phase serving as the AC voltage application electrode, the vibration state of the ultrasonic motor can be detected without reducing the efficiency of the ultrasonic motor.

【図面の簡単な説明】 【図１】超音波モータを示すものであり、（ａ）はその
平面図、（ｂ）はその正面図。 【図２】本発明の一実施例の超音波モータの平面図。 【図３】図２の超音波モータの回転制御回路を示す図。 【図４】異なった外的条件における超音波モータへの入
力周波数に対するモータ回転数および図２端子からの検
出電圧との関係を示す特性曲線図。 【図５】入力周波数に対するモータ回転数および検出電
圧の関係を示す特性曲線にピークが複数個現われる場合
を示す図。 【図６】本発明による超音波モータの別の実施例を示す
平面図。 【図７】図３の発振制御器１４の構成を示す図。 【符号の説明】 １ 電気機械変換素子 ６ 弾性体のリング ７ 相対運動部材 ３ｃ〜３ｉ 第１の電気機械変換素子 ３ｊ〜３ｐ 第２の電気機械変換素子 ３ｂ 機械電気変換素子 Ｓ 端子 ８ 発振器 １４ 発振制御器 １５ 検出部 １７ 発振制御部 １８ 山登り回路 ２０ 振動子BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an ultrasonic motor, (a) is a plan view thereof, and (b) is a front view thereof. FIG. 2 is a plan view of an ultrasonic motor according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a rotation control circuit of the ultrasonic motor in FIG. 2; FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a relationship between an input frequency to an ultrasonic motor under different external conditions and a motor rotation speed and a detection voltage from the terminal in FIG. 2; FIG. 5 is a diagram showing a case where a plurality of peaks appear in a characteristic curve showing a relationship between a motor rotation speed and a detection voltage with respect to an input frequency. FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an oscillation controller 14 in FIG. 3; [Description of Signs] 1 Electromechanical transducer 6 Ring of elastic body 7 Relative motion members 3c to 3i First electromechanical transducer 3j to 3p Second electromechanical transducer 3b Electromechanical transducer S Terminal 8 Oscillator 14 Oscillation Controller 15 Detection unit 17 Oscillation control unit 18 Climbing circuit 20 Oscillator

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．弾性体と、前記弾性体に設置されて該弾性体に進行
性振動波を発生させる電気機械変換素子と、前記弾性体
に設置されて前記進行性振動波の振動を電気信号に変換
する機械電気変換素子とを備え、 前記電気機械変換素子は、第１駆動信号が入力される複
数の第１入力部と、前記第１駆動信号と所定の時間的位
相差を有する第２駆動信号が入力される複数の第２入力
部とを有し、 前記複数の第１入力部は、互いが電気的に接続されてグ
ループ化された状態で前記弾性体の一つの第１領域に配
置され、 前記複数の第２入力部は、互いが電気的に接続されてグ
ループ化された状態で、前記第１領域との間に所定の空
間的位相差を有する前記弾性体の一つの第２領域に配置
され、前記機械電気変換素子は、前記弾性体上の前記所
定の空間的位相差の場所に配置されていることを特徴と
する超音波モータ。 ２．前記所定の空間的位相差は、λ／４、（λは進行性
振動波の波長）であることを特徴とする請求項１に記載
の超音波モータ。 ３．前記機械電気変換素子は、前記機械電気変換素子の
一部分において前記進行性振動波の振動を電気信号に変
換することを特徴とする請求項１に記載の超音波モー
タ。(57) [Claims] An elastic body, an electromechanical transducer installed on the elastic body to generate a progressive vibration wave in the elastic body, and a mechanical electric device installed on the elastic body to convert the vibration of the progressive vibration wave into an electric signal A plurality of first input sections to which a first drive signal is input, and a second drive signal having a predetermined temporal phase difference from the first drive signal. A plurality of second input units, wherein the plurality of first input units are arranged in one first region of the elastic body in a state where they are electrically connected to each other and are grouped; Are arranged in one second region of the elastic body having a predetermined spatial phase difference with the first region in a state where they are electrically connected to each other and are grouped. , The electromechanical conversion element, the predetermined spatial phase difference on the elastic body Ultrasonic motor, characterized by being positioned at. 2. 2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the predetermined spatial phase difference is λ / 4, where λ is the wavelength of the traveling vibration wave. 3. 3. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the electromechanical transducer converts the vibration of the traveling vibration wave into an electric signal in a part of the electromechanical transducer.