JP2992068B2 - 超音波モータ用振動体および超音波モータ - Google Patents
超音波モータ用振動体および超音波モータInfo
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Classifications
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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
- H02N2/10—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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
Landscapes
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は進行波を利用した超音波モータに関するもの
である。
である。
（従来の技術） 第11図および第12図を参照して従来の超音波モータに
ついて説明する。弾性体１にはリング状の圧電振動体２
が接合されている。圧電振動体２には、第一組および第
二組の駆動用振動子3,4が形成されている。第一組の駆
動用振動子３は、さらに８個の振動素子31〜38を備えて
いる。振動素子31〜38は隣接する振動素子の分極方向が
逆方向になるように分極処理されている。全く同様に、
第二組の駆動用振動子４は、さらに８個の振動素子41〜
48を備えている。振動素子41〜48は隣接する振動素子の
分極方向が逆方向になるように分極処理されている。
ついて説明する。弾性体１にはリング状の圧電振動体２
が接合されている。圧電振動体２には、第一組および第
二組の駆動用振動子3,4が形成されている。第一組の駆
動用振動子３は、さらに８個の振動素子31〜38を備えて
いる。振動素子31〜38は隣接する振動素子の分極方向が
逆方向になるように分極処理されている。全く同様に、
第二組の駆動用振動子４は、さらに８個の振動素子41〜
48を備えている。振動素子41〜48は隣接する振動素子の
分極方向が逆方向になるように分極処理されている。
第一組の駆動用振動子３と第二組の駆動用振動子４の
間には、所定距離の隙間5,6が形成されている。
間には、所定距離の隙間5,6が形成されている。
弾性体１上に発生させる進行波の所望の波長をλと定
義すると、前述した振動素子31〜38,41〜48はλ/2に相
当する距離に設計され、隙間５は３λ/4に相当する距離
に設計される。また、駆動用振動子3,4および隙間５を
形成した残りの部分が隙間６になる。
義すると、前述した振動素子31〜38,41〜48はλ/2に相
当する距離に設計され、隙間５は３λ/4に相当する距離
に設計される。また、駆動用振動子3,4および隙間５を
形成した残りの部分が隙間６になる。
第一組および第二組の駆動用振動子3,4に電気的な位
相が90度異なる一対の交流電圧を印加すると、駆動用振
動子3,4によって弾性体１に振動が発生する。発生した
振動は弾性体１において相互に干渉し、弾性体１に進行
波を発生させる。
相が90度異なる一対の交流電圧を印加すると、駆動用振
動子3,4によって弾性体１に振動が発生する。発生した
振動は弾性体１において相互に干渉し、弾性体１に進行
波を発生させる。
このようにして発生した進行波を利用した超音波モー
タは、例えば特開昭59−204477号公報や特開昭63−7388
7号公報等に紹介されている。
タは、例えば特開昭59−204477号公報や特開昭63−7388
7号公報等に紹介されている。
以下、第12図を参照して、特開昭63−73887号公報に
開示された超音波モータの構造について簡単に説明す
る。
開示された超音波モータの構造について簡単に説明す
る。
ベース11にはリング状のステータ12の内孔が嵌合し、
皿ねじ13を介してステータの内周側が振動不可能となる
ように固着されている。ステータ12の一面にはリング状
の圧電振動体２が振動を伝えるように接着されている。
ステータ12の表面には多数の突部12aが形成されてい
る。
皿ねじ13を介してステータの内周側が振動不可能となる
ように固着されている。ステータ12の一面にはリング状
の圧電振動体２が振動を伝えるように接着されている。
ステータ12の表面には多数の突部12aが形成されてい
る。
圧電振動体２に交流電圧を印加することにより、圧電
振動体２が伸縮し、ステータ12に進行波振動が発生す
る。
振動体２が伸縮し、ステータ12に進行波振動が発生す
る。
ロータ16は皿バネ17の加圧力によりステータ12に常時
圧接されている。ロータ16には摩擦材16aが接着されて
おり、摩擦材16aがステータ12に接触する。また、皿バ
ネ17とロータ16の間にはゴムシート18が挟まれている。
圧接されている。ロータ16には摩擦材16aが接着されて
おり、摩擦材16aがステータ12に接触する。また、皿バ
ネ17とロータ16の間にはゴムシート18が挟まれている。
皿バネ17は回転軸20のホルダ部20aにより保持されて
いる。ロータ16の駆動力は皿バネ17、ホルダ部20aを通
して回転軸20に伝達される。回転軸20はベース11に固定
された軸受23とハウジング15に固定されたベアリング19
によつて回転自在に支持される。
いる。ロータ16の駆動力は皿バネ17、ホルダ部20aを通
して回転軸20に伝達される。回転軸20はベース11に固定
された軸受23とハウジング15に固定されたベアリング19
によつて回転自在に支持される。
駆動回路（図示せず）から圧電振動体２へ交流電圧が
印加されると、ステータ12上を周回する進行波が発生す
る。発生した進行波はロータ16に回転モーメントを与
え、ロータ16を回転させる。
印加されると、ステータ12上を周回する進行波が発生す
る。発生した進行波はロータ16に回転モーメントを与
え、ロータ16を回転させる。
（発明が解決しようとする課題） 従来の超音波モータでは、回転軸に作用する負荷トル
クが大き過ぎる場合や、外力によるロータが回転できな
い場合（いわゆるモーターロック）が発生した場合等に
ステータ上に所望の波長以外の振動（以下、異モード振
動と称する）が発生する問題点があった。
クが大き過ぎる場合や、外力によるロータが回転できな
い場合（いわゆるモーターロック）が発生した場合等に
ステータ上に所望の波長以外の振動（以下、異モード振
動と称する）が発生する問題点があった。
特に、異モード振動の波長が長い場合には、耳障りな
可聴周波数帯の雑音が発生する場合があり、非常に好ま
しくない。
可聴周波数帯の雑音が発生する場合があり、非常に好ま
しくない。
ところが、従来の超音波モータは異モード振動を検出
するための手段を備えていなかったので、異モード振動
の発生を防止することができなかった。
するための手段を備えていなかったので、異モード振動
の発生を防止することができなかった。
本発明は、このような従来装置の問題点を解消するた
めになされたもので、異モード振動の発生を検出するこ
とを技術的課題とする。
めになされたもので、異モード振動の発生を検出するこ
とを技術的課題とする。
（課題を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために講じた第１の技
術的手段は、分極方向が逆になるように隣接配置された
複数の振動素子から夫々成る第一組の振動子及び第二組
の振動子を備え、両組の振動子が隙間を介して配置され
ると共に、弾性体に接合されて、電気的な位相が90度異
なる一対の交流電圧を夫々印加されることで前記弾性体
に所望の波長を有する進行波を発生させる超音波モータ
用振動体において、 隙間に、所望の波長の半分の自然数倍の距離だけ互い
に離隔された一対の検出素子を設け、検出素子により所
望の波長以外の弾性体の異モード振動を検出するように
したことである。
術的手段は、分極方向が逆になるように隣接配置された
複数の振動素子から夫々成る第一組の振動子及び第二組
の振動子を備え、両組の振動子が隙間を介して配置され
ると共に、弾性体に接合されて、電気的な位相が90度異
なる一対の交流電圧を夫々印加されることで前記弾性体
に所望の波長を有する進行波を発生させる超音波モータ
用振動体において、 隙間に、所望の波長の半分の自然数倍の距離だけ互い
に離隔された一対の検出素子を設け、検出素子により所
望の波長以外の弾性体の異モード振動を検出するように
したことである。
また、技術的課題を達成するために講じた第２の技術
的手段は、分極方向が逆になるように隣接配置された複
数の振動素子から夫々成る第一組の振動子及び第二組の
振動子を有し、両組の振動子が隙間を介して配置されて
成る振動体と、振動体が固定されたステータと、ステー
タに圧接されるロータと、振動体の第一組の振動子及び
第二組の振動子に電気的な位相が90度異なる一対の交流
電圧を夫々印加して、ステータに所望の波長を有する進
行波を発生させる駆動回路とを備えた超音波モータにお
いて、 隙間に、所望の波長の半分の自然数倍の距離だけ互い
に離隔されて配置され、所望の波長以外の前記ステータ
の異モード振動を検出する一対の検出素子を設けたこと
である。
的手段は、分極方向が逆になるように隣接配置された複
数の振動素子から夫々成る第一組の振動子及び第二組の
振動子を有し、両組の振動子が隙間を介して配置されて
成る振動体と、振動体が固定されたステータと、ステー
タに圧接されるロータと、振動体の第一組の振動子及び
第二組の振動子に電気的な位相が90度異なる一対の交流
電圧を夫々印加して、ステータに所望の波長を有する進
行波を発生させる駆動回路とを備えた超音波モータにお
いて、 隙間に、所望の波長の半分の自然数倍の距離だけ互い
に離隔されて配置され、所望の波長以外の前記ステータ
の異モード振動を検出する一対の検出素子を設けたこと
である。
この場合、一対の検出素子に発生する電圧の平均値が
基準電圧以上になった時、振動体の駆動を停止する駆動
停止手段とを更に備えると良い。
基準電圧以上になった時、振動体の駆動を停止する駆動
停止手段とを更に備えると良い。
（作用） 前述した第１の技術的手段によれば、振動体に所望の
波長以外の振動である異モード振動が発生した場合、第
一組の振動子と第二組の振動子の間に所望の波長の半分
の自然数倍（ｎ・λ/2）となる距離だけ離れた位置に形
成された一対の検出素子間に電位差が発生するものとな
り、検出素子間の電位差を測定することにより、異モー
ド振動の発生が検出できる。
波長以外の振動である異モード振動が発生した場合、第
一組の振動子と第二組の振動子の間に所望の波長の半分
の自然数倍（ｎ・λ/2）となる距離だけ離れた位置に形
成された一対の検出素子間に電位差が発生するものとな
り、検出素子間の電位差を測定することにより、異モー
ド振動の発生が検出できる。
また、第２の技術的手段によれば、超音波モータにお
いて振動体に所望の波長以外の振動である異モード振動
が発生した場合、第一組の振動子と第二組の振動子の間
にｎ・λ/2となる距離離れた位置に形成された一対の検
出素子間に電位差が発生するものとなり、検出素子間の
電位差を測定することにより、異モード振動の発生が検
出できる超音波モータが提供される。
いて振動体に所望の波長以外の振動である異モード振動
が発生した場合、第一組の振動子と第二組の振動子の間
にｎ・λ/2となる距離離れた位置に形成された一対の検
出素子間に電位差が発生するものとなり、検出素子間の
電位差を測定することにより、異モード振動の発生が検
出できる超音波モータが提供される。
この場合、一対の検出素子に発生する電圧の平均値が
基準電圧以上になった時、振動体の駆動を停止する駆動
停止手段とを更に備えれば、駆動停止手段により異モー
ド振動が発生した場合に振動体駆動を停止することによ
り、耳障りな異音の発生が防止される。
基準電圧以上になった時、振動体の駆動を停止する駆動
停止手段とを更に備えれば、駆動停止手段により異モー
ド振動が発生した場合に振動体駆動を停止することによ
り、耳障りな異音の発生が防止される。
（実施例） 最初に本発明が適用された好ましい第一実施例装置に
ついて説明する。なお、以後の説明では、従来装置と同
じ部材に同一の番号を付すことによって説明を省略す
る。
ついて説明する。なお、以後の説明では、従来装置と同
じ部材に同一の番号を付すことによって説明を省略す
る。
第１図は本発明が適用された圧電振動体２の平面図で
ある。第一組の駆動用振動子３と第二組の駆動用振動子
４の間の隙間５には、一対の検出素子51,52が形成され
ている。ステータ12に発生させる所望の進行波の波長を
λとする時、検出素子51,52の間はλ/2だけ離れてい
る。また、検出素子51,52は同じ極性に分極処理されて
いる。さらに、検出素子51,52の幅は異モード振動を鋭
く選択して検出するために、できるだけ細く設計されて
いる。
ある。第一組の駆動用振動子３と第二組の駆動用振動子
４の間の隙間５には、一対の検出素子51,52が形成され
ている。ステータ12に発生させる所望の進行波の波長を
λとする時、検出素子51,52の間はλ/2だけ離れてい
る。また、検出素子51,52は同じ極性に分極処理されて
いる。さらに、検出素子51,52の幅は異モード振動を鋭
く選択して検出するために、できるだけ細く設計されて
いる。
駆動用振動子3,4に電気的な位相が90度異なる一対の
交流電圧を印加すると、駆動用振動子3,4によってステ
ータ12に進行波が発生する。
交流電圧を印加すると、駆動用振動子3,4によってステ
ータ12に進行波が発生する。
第２図は波長λの進行波が発生した様子を描いた第１
図のＡ−Ａ断面図である。ステータ12に波長λの進行波
が発生すると、第２図に示すようにステータ12が撓む。
この時、検出素子51,52にはステータ12の撓み量に従つ
た電圧が発生する。
図のＡ−Ａ断面図である。ステータ12に波長λの進行波
が発生すると、第２図に示すようにステータ12が撓む。
この時、検出素子51,52にはステータ12の撓み量に従つ
た電圧が発生する。
第３図は検出素子51,52に発生した電圧のグラフであ
る。検出素子51,52の間隔がλ/2なので、検出素子51,52
には位相が互いに180度異なり、しかも振幅がほぼ等し
い電圧V51,V52が発生する。従って、電圧V51,V52を加算
すると、第４図に示すように、ほぼ零ボルトの電圧が出
力される。
る。検出素子51,52の間隔がλ/2なので、検出素子51,52
には位相が互いに180度異なり、しかも振幅がほぼ等し
い電圧V51,V52が発生する。従って、電圧V51,V52を加算
すると、第４図に示すように、ほぼ零ボルトの電圧が出
力される。
第５図は波長λ以外の振動（即ち、異モード振動）が
発生した様子を描いた第１図のＡ−Ａ断面図である。異
モード振動によっても、検出素子51,52には弾性体１の
撓み量に従つた電圧V51,V52が発生するが、発生する電
圧V51,V52の位相や振幅が不揃いになる。この結果、電
圧V51,V52を加算すると、第７図に示すように、不規則
な電圧が出力される。
発生した様子を描いた第１図のＡ−Ａ断面図である。異
モード振動によっても、検出素子51,52には弾性体１の
撓み量に従つた電圧V51,V52が発生するが、発生する電
圧V51,V52の位相や振幅が不揃いになる。この結果、電
圧V51,V52を加算すると、第７図に示すように、不規則
な電圧が出力される。
このように、本実施例装置では、検出素子51,52が発
生した電圧V51,V52を加算することにより、異モード振
動の有無を示す信号が得られる。
生した電圧V51,V52を加算することにより、異モード振
動の有無を示す信号が得られる。
なお、検出素子51,52の間隔は、λ/2以外の距離でも
良い。一般に、適当な検出素子51,52の間隔ｄは、第
（１）式で表される。
良い。一般に、適当な検出素子51,52の間隔ｄは、第
（１）式で表される。
ｄ＝ｎ・λ/2 ……（１） 第（１）式において、ｎは任意の自然数である。ただ
し、ｎが偶数の場合には検出素子51,52を同一方向に分
極させ、ｎが奇数の場合には検出素子51,52を逆方向に
分極させる必要がある。
し、ｎが偶数の場合には検出素子51,52を同一方向に分
極させ、ｎが奇数の場合には検出素子51,52を逆方向に
分極させる必要がある。
以下、第８図と第９図を参照して、本発明が適用され
た第二，第三実施例装置について説明する。第二，第三
実施例装置は、第一実施例装置の圧電振動体２にステー
タ12の振動状態を検出するためのモニター素子53を形成
した例である。モニター素子53は隙間５または隙間６の
中に形成される。ステータ12の平均的な振動状態を検出
するため、モニター素子53の幅は、λ/2以下となるよう
に、できるだけ広く設計される。
た第二，第三実施例装置について説明する。第二，第三
実施例装置は、第一実施例装置の圧電振動体２にステー
タ12の振動状態を検出するためのモニター素子53を形成
した例である。モニター素子53は隙間５または隙間６の
中に形成される。ステータ12の平均的な振動状態を検出
するため、モニター素子53の幅は、λ/2以下となるよう
に、できるだけ広く設計される。
第８図に示した第二実施例装置では、モニター素子53
が駆動用振動子3,4のほぼ中間に位置している。従っ
て、ロータ16の正転時にモニター素子53に発生する電圧
と逆転時にモニター素子53に発生する電圧とがほぼ等し
い特性となる。
が駆動用振動子3,4のほぼ中間に位置している。従っ
て、ロータ16の正転時にモニター素子53に発生する電圧
と逆転時にモニター素子53に発生する電圧とがほぼ等し
い特性となる。
第９図に示した第三実施例装置では、モニター素子53
が隙間６に位置しているので、第二実施例装置に比べて
モニター素子53の幅を自由に、しかも広く設計すること
ができる。
が隙間６に位置しているので、第二実施例装置に比べて
モニター素子53の幅を自由に、しかも広く設計すること
ができる。
モニター素子53はステータ12に発生した進行波の振幅
を検出し、振幅の大きさにほぼ比例した電圧を発生す
る。従って、モニター素子53に発生する電圧がほぼ一定
になるように、駆動用振動子3,4に印加する交流電圧の
周波数を調整すれば、さまざまな環境の変化や負荷トル
クの変化等に伴いステータ12の共振周波数が変化して
も、常に安定な進行波が高効率で発生する。
を検出し、振幅の大きさにほぼ比例した電圧を発生す
る。従って、モニター素子53に発生する電圧がほぼ一定
になるように、駆動用振動子3,4に印加する交流電圧の
周波数を調整すれば、さまざまな環境の変化や負荷トル
クの変化等に伴いステータ12の共振周波数が変化して
も、常に安定な進行波が高効率で発生する。
第10図は第８図と第９図に示した第二、第三実施例装
置を駆動可能な駆動回路100を描いたブロック図であ
る。
置を駆動可能な駆動回路100を描いたブロック図であ
る。
駆動回路100には圧電振動体２とスイッチSWが接続さ
れている。圧電振動体２上に形成された検出素子51,52
は互いに導線で接続されている。従って、検出素子51,5
2に発生する電圧は両素子51,52に発生した電圧を加算し
た値（正確には平均値）となる。
れている。圧電振動体２上に形成された検出素子51,52
は互いに導線で接続されている。従って、検出素子51,5
2に発生する電圧は両素子51,52に発生した電圧を加算し
た値（正確には平均値）となる。
スイッチSWはロータ16の回転方向を決定するために使
用される。スイッチSWの状態は、入力回路IFを通して移
相回路PHSと発振回路OSCに入力される。
用される。スイッチSWの状態は、入力回路IFを通して移
相回路PHSと発振回路OSCに入力される。
スイッチSWによって接点CWが接地されると、移相回路
PHSは駆動回路DRV2へ供給する交流信号の位相を駆動回
路DRV1へ供給する交流信号に対して90度遅らせ、ロータ
16を時計方向に回転させる。スイッチSWによって接点CC
Wが接地されると、移相回路PHSは駆動回路DRV1へ供給す
る交流信号の位相を駆動回路DRV2へ供給する交流信号に
対して90度遅らせ、ロータ16を反時計方向に回転させ
る。スイッチSWによって接点STOPが接地されると、移相
回路PHSはロータ16を停止させる。スイッチSWが接点STO
Pから接点CWまたは接点CCWに切り替わった直後には、発
振回路OSCがロータ16を起動させるための処理を行う。
これらの機能を有する移相回路PHSや発振回路OSCは既に
多くの文献に紹介されており公知なので、詳細な説明は
省略する。
PHSは駆動回路DRV2へ供給する交流信号の位相を駆動回
路DRV1へ供給する交流信号に対して90度遅らせ、ロータ
16を時計方向に回転させる。スイッチSWによって接点CC
Wが接地されると、移相回路PHSは駆動回路DRV1へ供給す
る交流信号の位相を駆動回路DRV2へ供給する交流信号に
対して90度遅らせ、ロータ16を反時計方向に回転させ
る。スイッチSWによって接点STOPが接地されると、移相
回路PHSはロータ16を停止させる。スイッチSWが接点STO
Pから接点CWまたは接点CCWに切り替わった直後には、発
振回路OSCがロータ16を起動させるための処理を行う。
これらの機能を有する移相回路PHSや発振回路OSCは既に
多くの文献に紹介されており公知なので、詳細な説明は
省略する。
発振回路OSCは所定周波数の交流信号を出力する。発
振回路OSCが出力した交流信号は移相回路PHSに供給され
る。移相回路PHSは交流信号を分周して互いに位相が90
度異なる一対の信号を出力する。移相回路PHSが出力し
た交流信号は駆動回路DRV1,DRV2によって増幅された
後、駆動用振動子3,4に供給される。この時、圧電振動
体２はステータ12に進行波を発生する。
振回路OSCが出力した交流信号は移相回路PHSに供給され
る。移相回路PHSは交流信号を分周して互いに位相が90
度異なる一対の信号を出力する。移相回路PHSが出力し
た交流信号は駆動回路DRV1,DRV2によって増幅された
後、駆動用振動子3,4に供給される。この時、圧電振動
体２はステータ12に進行波を発生する。
ステータ12に発生した進行波により、モニター素子53
に進行液の振幅に応じた電圧が発生する。モニター素子
53に発生した電圧は平滑回路SC1を通して発振回路OSCに
フィードバックされる。発振回路OSCは、モニター素子5
3の電圧が低い時（即ち、進行波の振幅が小さい時）に
は、発振周波数をステータ12の共振周波数に近づけ進行
波の振幅を大きくする。逆に、発振回路OSCは、モニタ
ー素子53の電圧が高い時（即ち、進行波の振幅が大きい
時）には、発振周波数をステータ12の共振周波数から遠
ざけ進行波の振幅を小さくする。この様にして、ステー
タ12上の進行波の振幅が最適な範囲に保持され、ロータ
16が効率良く駆動される。
に進行液の振幅に応じた電圧が発生する。モニター素子
53に発生した電圧は平滑回路SC1を通して発振回路OSCに
フィードバックされる。発振回路OSCは、モニター素子5
3の電圧が低い時（即ち、進行波の振幅が小さい時）に
は、発振周波数をステータ12の共振周波数に近づけ進行
波の振幅を大きくする。逆に、発振回路OSCは、モニタ
ー素子53の電圧が高い時（即ち、進行波の振幅が大きい
時）には、発振周波数をステータ12の共振周波数から遠
ざけ進行波の振幅を小さくする。この様にして、ステー
タ12上の進行波の振幅が最適な範囲に保持され、ロータ
16が効率良く駆動される。
回転軸20に作用する負荷トルクが大き過ぎる場合や、
モータロックが発生した場合等には、ステータ12上に異
モード振動が発生することがある。ステータ12上に異モ
ード振動が発生すると、検出素子51,52に電圧が発生す
る。検出素子51,52に発生した電圧は平滑回路SC2を通し
て比較回路CMPに入力される。比較回路CMPには基準電圧
発生回路REFが接続されている。比較回路CMPは平滑回路
SC2から供給された電圧が基準電圧発生回路REFから供給
された電圧以上になった時、移相回路PHSに駆動停止信
号を出力する。
モータロックが発生した場合等には、ステータ12上に異
モード振動が発生することがある。ステータ12上に異モ
ード振動が発生すると、検出素子51,52に電圧が発生す
る。検出素子51,52に発生した電圧は平滑回路SC2を通し
て比較回路CMPに入力される。比較回路CMPには基準電圧
発生回路REFが接続されている。比較回路CMPは平滑回路
SC2から供給された電圧が基準電圧発生回路REFから供給
された電圧以上になった時、移相回路PHSに駆動停止信
号を出力する。
移相回路PHSは、比較回路CMPから駆動停止信号が供給
されると、駆動回路DRV1,DRV2へ交流信号を出力しなく
なる。従って、異モード振動が発生した際には、直ちに
圧電振動体２の駆動が停止され、耳障りな異音の発生が
防止される。
されると、駆動回路DRV1,DRV2へ交流信号を出力しなく
なる。従って、異モード振動が発生した際には、直ちに
圧電振動体２の駆動が停止され、耳障りな異音の発生が
防止される。
以上に述べた様に、本発明が適用された振動体２で
は、予め設計された所望の波長λを有する進行波以外の
振動、即ち、異モード振動を検出素子51,52によってリ
アルタイムで検出できる。検出素子51,52はリング状の
圧電振動体２の分極処理によって形成できるので、非常
に安価で大量生産に適している。
は、予め設計された所望の波長λを有する進行波以外の
振動、即ち、異モード振動を検出素子51,52によってリ
アルタイムで検出できる。検出素子51,52はリング状の
圧電振動体２の分極処理によって形成できるので、非常
に安価で大量生産に適している。
また、第10図に示した駆動回路を使用した超音波モー
タでは、異モード振動の発生直後に駆動回路100が停止
するので、耳障りな雑音を完全に防止できる。
タでは、異モード振動の発生直後に駆動回路100が停止
するので、耳障りな雑音を完全に防止できる。
なお、前述した実施例装置では、検出素子51,52を隙
間５に形成した例のみを示したが、検出素子51,52は隙
間６に形成しても良い。検出素子51,52は、圧電振動体
２の一部、またはステータ12の一部に形成されていれば
良い。
間５に形成した例のみを示したが、検出素子51,52は隙
間６に形成しても良い。検出素子51,52は、圧電振動体
２の一部、またはステータ12の一部に形成されていれば
良い。
本発明によれば、振動体に異モード振動が発生した場
合、一対の検出素子間に電位差が発生する。従って、検
出素子間の電位差を測定することにより、異モード振動
の発生がリアルタイムで検出できる。
合、一対の検出素子間に電位差が発生する。従って、検
出素子間の電位差を測定することにより、異モード振動
の発生がリアルタイムで検出できる。
第１図は本発明が適用された第一実施例装置の平面図で
ある。 第２図は所定波長λが発生した様子を描いた第１図のＡ
−Ａ断面図である。 第３図は所定波長λが発生した際、個々の検出素子に発
生した電圧のグラフである。 第４図は所定波長λが発生した際、一対の検出素子から
供給される電圧のグラフである。 第５図は異モード振動が発生した様子を描いた第１図の
Ａ−Ａ断面図である。 第６図は異モード振動が発生した際、個々の検出素子に
発生した電圧のグラフである。 第７図は異モード振動が発生した際、一対の検出素子か
ら供給される電圧のグラフである。 第８図は本発明が適用された第二実施例装置の平面図で
ある。 第９図は本発明が適用された第三実施例装置の平面図で
ある。 第10図は第二，第三実施例装置を駆動可能な駆動回路を
描いたブロック図である。 第11図は従来の振動体を描いた平面図である。 第12図は従来の超音波モータの構造を描いた縦断面図で
ある。 １……弾性体、２……圧電振動体、 3,4……駆動用振動子、5,6……隙間、 12……ステータ、16……ロータ、 51,52……検出素子、53……モニター素子、 SC2……平滑回路（駆動停止手段）、 REF……基準電圧発生回路（駆動停止手段）、 CMP……比較回路（駆動停止手段）。
ある。 第２図は所定波長λが発生した様子を描いた第１図のＡ
−Ａ断面図である。 第３図は所定波長λが発生した際、個々の検出素子に発
生した電圧のグラフである。 第４図は所定波長λが発生した際、一対の検出素子から
供給される電圧のグラフである。 第５図は異モード振動が発生した様子を描いた第１図の
Ａ−Ａ断面図である。 第６図は異モード振動が発生した際、個々の検出素子に
発生した電圧のグラフである。 第７図は異モード振動が発生した際、一対の検出素子か
ら供給される電圧のグラフである。 第８図は本発明が適用された第二実施例装置の平面図で
ある。 第９図は本発明が適用された第三実施例装置の平面図で
ある。 第10図は第二，第三実施例装置を駆動可能な駆動回路を
描いたブロック図である。 第11図は従来の振動体を描いた平面図である。 第12図は従来の超音波モータの構造を描いた縦断面図で
ある。 １……弾性体、２……圧電振動体、 3,4……駆動用振動子、5,6……隙間、 12……ステータ、16……ロータ、 51,52……検出素子、53……モニター素子、 SC2……平滑回路（駆動停止手段）、 REF……基準電圧発生回路（駆動停止手段）、 CMP……比較回路（駆動停止手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相良 信治 埼玉県北本市二ツ家１―333 ハイデン ス２―325 審査官 下原 浩嗣 (56)参考文献 特開 平２−307375（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−12881（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (3)
- 【請求項１】分極方向が逆になるように隣接配置された
複数の振動素子から夫々成る第一組の振動子及び第二組
の振動子を備え、両組の振動子が隙間を介して配置され
ると共に、弾性体に接合されて、電気的な位相が90度異
なる一対の交流電圧を夫々印加されることで前記弾性体
に所望の波長を有する進行波を発生させる超音波モータ
用振動体において、 前記隙間に、前記所望の波長の半分の自然数倍の距離だ
け互いに離隔された一対の検出素子を設け、該検出素子
により前記所望の波長以外の前記弾性体の異モード振動
を検出するようにしたことを特徴とする超音波モータ用
振動体。 - 【請求項２】分極方向が逆になるように隣接配置された
複数の振動素子から夫々成る第一組の振動子及び第二組
の振動子を有し、両組の振動子が隙間を介して配置され
て成る振動体と、 該振動体が固定されたステータと、 該ステータに圧接されるロータと、 前記振動体の前記第一組の振動子及び第二組の振動子に
電気的な位相が90度異なる一対の交流電圧を夫々印加し
て、前記ステータに所望の波長を有する進行波を発生さ
せる駆動回路とを備えた超音波モータにおいて、 前記隙間に、前記所望の波長の半分の自然数倍の距離だ
け互いに離隔されて配置され、前記所望の波長以外の前
記ステータの異モード振動を検出する一対の検出素子を
設けたことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項３】前記一対の検出素子に発生する電圧の平均
値が基準電圧以上になった時、前記振動体の駆動を停止
する駆動停止手段を更に備えたことを特徴とする請求項
（２）に記載の超音波モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2258516A JP2992068B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 超音波モータ用振動体および超音波モータ |
| DE19914131948 DE4131948A1 (de) | 1990-09-27 | 1991-09-25 | Ultraschall-motor und vibrationsteil hierfuer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2258516A JP2992068B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 超音波モータ用振動体および超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04138084A JPH04138084A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2992068B2 true JP2992068B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=17321300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2258516A Expired - Fee Related JP2992068B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 超音波モータ用振動体および超音波モータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2992068B2 (ja) |
| DE (1) | DE4131948A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4130065C2 (de) * | 1991-09-11 | 1993-12-02 | Licentia Gmbh | Elektrischer Scheibenwischerantrieb |
| DE4216050C2 (de) * | 1992-05-15 | 1995-05-24 | Daimler Benz Ag | Ultraschallwanderwellenmotor mit formschlüssiger Anregung von Wanderwellen |
| KR100341871B1 (ko) * | 1993-09-08 | 2002-11-29 | 아스라브 쏘시에떼 아노님 | 회전자위치탐지기를갖는압전모터및그압전모터고정자제조방법 |
| DE19742447C2 (de) * | 1997-09-26 | 1999-09-23 | Daimler Chrysler Ag | Wanderwellenmotor mit Temperaturmeßeinrichtung und Verfahren zur Temperaturmessung |
| JP6315883B2 (ja) * | 2012-12-26 | 2018-04-25 | キヤノン株式会社 | 圧電素子、振動波モーター用ステーター |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59204477A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-19 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モーターの駆動制御回路 |
| JPS6373887A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-04 | Shinsei Kogyo:Kk | 進行波型超音波モ−タ |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2258516A patent/JP2992068B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-09-25 DE DE19914131948 patent/DE4131948A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4131948A1 (de) | 1992-04-02 |
| JPH04138084A (ja) | 1992-05-12 |
| DE4131948C2 (ja) | 1992-11-19 |
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