JP3533321B2 - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents
超音波モータの駆動回路Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータを駆
動するための超音波モータの駆動回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、超音波振動を駆動力とする超
音波モータが知られている。超音波モータの一種である
進行波型の超音波モータでは、円環状の弾性体に圧電体
が貼付されてステータが形成されており、このステータ
には駆動軸に取り付けられたロータが加圧接触されてい
る。 【０００３】超音波モータの駆動回路は、前記圧電体
に、所定周波数で位相が９０°異なる２相の駆動信号
（ｓｉｎ波及びｃｏｓ波）を供給する。この２相の駆動
信号によって発生する圧電体の機械振動により、弾性体
に、振動の腹及び節が弾性体に沿って円環状に移動する
超音波振動（進行波）が励起される。この進行波によ
り、前記弾性体に加圧接触されたロータ及び駆動軸が回
転される。 【０００４】前記超音波モータは、例えば自動車のステ
アリング装置の所謂チルト機構や、テレスコピック機構
等に用いられた場合には、各々超音波モータと発振回
路、駆動回路等を有する。また、前記発振回路や前記駆
動回路は同一の基板上に配設され、それぞれの発振回路
は１つの制御用電源から電力を供給される。 【０００５】上記のような構成の超音波モータおよび超
音波モータの駆動回路の一例を図４に示す。 【０００６】定電圧電源（一例として１２Ｖ）１１０の
分岐した一方の出力端は、さらに分岐して制御用電源
（一例として５Ｖ）１２２の入力端および駆動回路１１
６の電源入力端に接続されており、分岐された他方の出
力端は駆動回路１２０の電源入力端に接続されている。
前記定電圧電源５０は１２Ｖの直流電圧を供給する。 【０００７】前記制御用電源１２２の出力端は分岐して
マイクロコンピュータ３２の電源入力端、発振回路１１
４の電源入力端、発振回路１１８の電源入力端に接続さ
れている。制御用電源１２２は、定電圧電源１１０より
供給された１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直流電圧に変換す
る。 【０００８】マイクロコンピュータ１１２の一方の駆動
信号出力端は、発振回路１１４の駆動信号入力端に接続
されており、他方の駆動信号出力端は発振回路１１８の
駆動信号入力端に接続されている。また、マイクロコン
ピュータ１１２の一方のスイッチング信号出力端は駆動
回路１１６のスイッチング信号入力端に接続されてお
り、他方のスイッチング信号出力端は駆動回路１２０の
スイッチング信号入力端に接続されている。 【０００９】マイクロコンピュータ１１２は発振回路１
１４および１１８へ駆動信号を出力し、駆動回路１１６
および１２０へは所定のタイミングでスイッチング信号
を出力する。 【００１０】発振回路１１４の駆動周波数信号出力端
は、駆動回路１１６の駆動周波数信号入力端に接続され
ている。発振回路１１４は制御用電源１２２から電力を
供給され、マイクロコンピュータ１１２からの駆動信号
により所定の駆動周波数で発振する。駆動回路１１６は
超音波モータ１２４と接続され、所定の駆動電圧を供給
して超音波モータ１２４を駆動する。 【００１１】発振回路１１８の駆動周波数信号出力端
は、駆動回路１２０の駆動周波数信号入力端に接続され
ている。発振回路１１８はマイクロコンピュータ１１２
からの駆動信号により所定の駆動周波数で発振する。駆
動回路１２０は超音波モータ１２６と接続され、所定の
駆動電圧を供給して超音波モータ１２６を駆動する。 【００１２】また、上記の他にマイクロコンピュータ１
１２には、超音波モータ１２４、１２６からのフィード
バック信号や、回転パルス信号が各々入力される。 【００１３】上記のように、発振回路１１４、１１８へ
供給する電圧を１つの制御用電源１２２から供給するよ
うにすると、同時に超音波モータ１２４、１２６を駆動
した場合、定電圧電源１２２にノイズがのってしまい、
発振回路１１４、１１８が出力する発振周波数が変動す
る。このため、各々の駆動周波数による合成波により可
聴音を発生してしまう。 【００１４】例えば、超音波モータ１２４、１２６の最
適駆動周波数が共に４０ｋＨｚであるとし、超音波モー
タ１２４の駆動周波数がｆ1 ＝４０ｋＨｚ、超音波モー
タ１２６の駆動周波数が温度変化等の原因により、ｆ2
＝４１ｋＨｚになったとすると、ｆ1 ＋ｆ2 ＝８０ｋＨ
ｚの合成波と、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＝１ｋＨｚの合成波が発
生する。このとき、１ｋＨｚの合成波が可聴音になり、
耳障りになる。なお、可聴音の周波数帯域は２０Ｈｚ〜
２０ｋＨｚ程度である。 【００１５】上記の問題を解決する方法として、超音波
モータ全体を防音する等の方法が考えられるが、コスト
が高くなるという欠点がある。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮し、複数の超音波モータを同時に駆動しても、合成
波による可聴音の発生を防止することができる超音波モ
ータの駆動回路を得ることが目的である。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、超音波モータへ所定の非可聴の高周波数の駆
動信号を出力して駆動させるための超音波モータの駆動
回路であって、複数の超音波モータを同時に駆動する場
合において、各々の超音波モータの発振回路へ供給する
電源をそれぞれ独立にし、駆動信号の合成波により発生
する可聴音を阻止することを特徴とする。 【００１８】請求項１に記載の発明によれば、複数の超
音波モータを駆動する場合に、それぞれの発振回路へ供
給する電源を独立にする。このため、安定して発振回路
への電力が供給されてノイズによる影響が抑えられ、発
振回路から出力される発振周波数の変動を抑えることが
でき、複数の超音波モータを同時に駆動しても合成波に
よる可聴音を発生することがない。 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態を詳細に説明する。 【００２２】図１には本実施の形態に係る超音波モータ
および超音波モータの駆動回路の概略構成が示されてい
る。定電圧電源５０の分岐した一方の出力端は、さらに
分岐して制御用電源５２の入力端および駆動回路３０の
電源入力端に接続されており、分岐された他方の出力端
はさらに分岐して制御用電源６２および駆動回路６０の
電源入力端に接続されている。前記定電圧電源５０は１
２Ｖの直流電圧を供給する。 【００２３】前記制御用電源５２の分岐した一方の出力
端はマイクロコンピュータ３２の電源入力端に接続され
ており、分岐した他方の出力端は発振回路３４の電源入
力端に接続されている。制御用電源５２は、定電圧電源
５０より供給された１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直流電圧
に変換する。 【００２４】マイクロコンピュータ３２の一方の駆動信
号出力端は、発振回路３４の駆動信号入力端に接続され
ており、他方の駆動信号出力端は発振回路６４の駆動信
号入力端に接続されている。また、マイクロコンピュー
タ３２の一方のスイッチング信号出力端は駆動回路３０
のスイッチング信号入力端に接続されており、他方のス
イッチング信号出力端は駆動回路６０のスイッチング信
号入力端に接続されている。マイクロコンピュータ３２
は発振回路３４および６４へ駆動信号を出力し、駆動回
路３０および６０へは所定のタイミングでスイッチング
信号を出力する。 【００２５】発振回路３４の駆動周波数信号出力端は、
駆動回路３０の駆動周波数信号入力端に接続されてい
る。発振回路３４は制御用電源５２から電力を供給さ
れ、マイクロコンピュータ３２からの駆動信号により所
定の駆動周波数で発振する。駆動回路３０は超音波モー
タ１０と接続され、所定の駆動電圧を供給して超音波モ
ータ１０を駆動する。 【００２６】制御用電源６２の出力端は発振回路６４の
電源入力端に接続されている。制御用電源６２は、定電
圧電源５０より供給された１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直
流電圧に変換する。 【００２７】発振回路６４の駆動周波数信号出力端は、
駆動回路６０の駆動周波数信号入力端に接続されてい
る。発振回路６４は制御用電源６２から電力を供給さ
れ、マイクロコンピュータ３２からの駆動信号により所
定の駆動周波数で発振する。駆動回路６０は超音波モー
タ７０と接続され、所定の駆動電圧を供給して超音波モ
ータ７０を駆動する。 【００２８】また、図１には図示していないが、上記の
他にマイクロコンピュータ３２には、後述する超音波モ
ータ１０、７０からのフィードバック信号や、回転パル
ス信号が各々入力される。 【００２９】図２には進行波型の超音波モータ１０が示
されている。超音波モータ１０は銅合金等から構成され
る円環状の弾性体１２を備え、この弾性体１２に圧電体
１４が貼付されてステータ２８が形成されている。 【００３０】圧電体１４は電気信号を機械信号に変換す
る圧電材料から成り、多数の電極により円環状に分割、
配列されて構成されている。一方、駆動軸１６に取り付
けられたロータ１８は、アルミ合金等から成るロータリ
ング２０に円環状のスライダ２２が接着されて形成され
ており、スプリング２４によってスライダ２２が前記弾
性体１２に加圧接触されている。このスライダ２２とし
ては、安定した摩擦力、摩擦係数を得るために、例えば
エンジニアリングプラスチック等が用いられ、これによ
り高効率でロータ１８を駆動することができる。 【００３１】また、弾性体１２には圧電素子２６（図３
参照）が貼付されている。図３に示すように、圧電素子
２６は一端が接地されており、他端が駆動回路３０のバ
ンドパスフィルタ４０の入力端に接続されている。 【００３２】圧電素子２６は弾性体１２の振動を検出
し、該振動に応じた振幅、周期の交流信号（フィードバ
ック信号）を出力する。バンドパスフィルタ４０の出力
端はマイクロコンピュータ３２の一方の入力端に接続さ
れている。バンドパスフィルタ４０は圧電素子２６から
出力されるフィードバック信号を検波してマイクロコン
ピュータ３２に出力する。 【００３３】また、超音波モータ１０には回転センサ４
６が取り付けられており、回転センサ４６の出力端はマ
イクロコンピュータ３２の回転パルス信号入力端に接続
されている。 【００３４】回転センサ４６は、マグネット（図示省
略）とホール素子（図示省略）等で構成され、マグネッ
ト表面の磁束の変化をホール素子で検出し、ロータ１８
が回転すると、マイクロコンピュータ３２へロータ１８
の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力する。 【００３５】スイッチング制御回路３６の一方の出力端
は、駆動信号発生回路４８のＡ相増幅回路４２の一方の
入力端に接続されており、他方の出力端は駆動信号発生
回路４８のＢ相増幅回路４４の一方の入力端に接続され
ている。スイッチング制御回路３６は発振回路３４から
発振された発振周波数に応じて駆動パルスをスイッチン
グしながらＡ相増幅回路４２、Ｂ相増幅回路４４へ出力
する。 【００３６】また、Ａ相増幅回路４２の他方の入力端と
Ｂ相増幅回路４４の他方の入力端は電圧発生回路３８の
出力端に接続されている。前記電圧発生回路３８の入力
端は、図１に示す定電圧電源５０の出力端に接続されて
おり、前記定電圧電源５０から供給された１２Ｖの電圧
を所定の交流電圧に昇圧し、さらに整流、平滑化して所
定の直流電圧に昇圧してＡ相増幅回路４２、Ｂ相増幅回
路４４へ電力を供給する。 【００３７】Ａ相増幅回路４２は超音波モータ１０の圧
電体１４Ａに接続されており、圧電体１４Ａに正弦波信
号（ｓｉｎ波）を供給する。Ｂ相増幅回路４４は超音波
モータ１０の圧電体１４Ｂに接続されており、圧電体１
４ＢにＡ相増幅回路４２が供給する正弦波信号と９０°
位相が異なる正弦波信号（ｃｏｓ波）を供給する。圧電
体１４Ａ、１４Ｂの他端は接地されている。この圧電体
１４Ａ、１４Ｂによって超音波モータ１０の圧電体１４
が構成される。 【００３８】Ａ相増幅回路４２、Ｂ相増幅回路４４の回
路構成は図５に示すような構成となっている。Ａ相増幅
回路４２はトランス１００を備えており、トランス１０
０の１次側コイル１００Ａの中点には、電源線８４の分
岐された方の一端が接続されており、電源線８４の他端
は前述の電圧発生回路３８の出力端に接続されている。 【００３９】トランス１００の１次側コイル１００Ａの
一端はスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ９０のド
レインに接続されており、他端はＭＯＳＦＥＴ９２のド
レインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ９０、９２のソ
ースは接地されている。また、トランス１００の２次側
コイル１００Ｂの両端は圧電体１４Ａに接続されてい
る。 【００４０】Ｂ相増幅回路４４はトランス１０２を備え
ており、トランス１０２の１次側コイル１０２Ａの中点
には電源線８４の分岐された方の他端が接続されてい
る。 【００４１】トランス１０２の１次側コイル１０２Ａの
一端はスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ９４のド
レインに接続されており、他端はＭＯＳＦＥＴ９６のド
レインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ９４、９６のソ
ースは接地されている。また、トランス１０２の２次側
コイル１０２Ｂの両端は圧電体１４Ｂに接続されてい
る。 【００４２】ＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９４、９６のゲ
ートは各々スイッチング制御回路３６に接続されてお
り、ＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９４、９６の各々はスイ
ッチング制御回路３６から入力されるスイッチング信号
Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1 、Ｂ2 に応じてオンオフされる。 【００４３】超音波モータ７０、駆動回路６０の構成に
ついては、上記に示した超音波モータ１０、駆動回路３
０とそれぞれ同じ構成となっているので詳細な説明は省
略する。 【００４４】次に、本発明の実施の形態における作用に
ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。 【００４５】超音波モータ１０を駆動する場合、マイク
ロコンピュータ３２より駆動周波数信号が発振回路３４
へ出力される。発振回路３４はマイクロコンピュータ３
２より指定された駆動周波数で発振を開始する。 【００４６】電圧発生回路３８では、定電圧電源５０か
ら供給された１２Ｖの電圧を所定の交流電圧に昇圧し、
さらに整流、平滑化して所定の直流電圧をＡ相増幅回路
４２、Ｂ相増幅回路４４へ供給する。 【００４７】スイッチング制御回路３６では、Ａ相増幅
回路４２、Ｂ相増幅回路４４のＭＯＳＦＥＴ９０、９
２、９４、９６をオンオフさせるスイッチング信号
Ａ1 、Ａ2、Ｂ1 、Ｂ2 を出力する。 【００４８】このスイッチング信号は、図６に示す如
く、ＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９４、９６のいずれか１
つを所定のデューティー比でオンオフさせ、かつそれ以
外のＭＯＳＦＥＴをオフ状態にすると共に、オンオフさ
せるＭＯＳＦＥＴを、駆動開始時の駆動信号の周波数ｆ
s の周期の１／４の周期毎に、ＭＯＳＦＥＴ９０、９
４、９２、９６の順に切り替える信号である。これによ
り、トランス１００、１０２の２次側コイル１００Ｂ、
１０２Ｂには各々周波数が駆動開始時の周波数ｆsで、
かつ位相が９０°異なる交流の駆動信号が誘起される。 【００４９】この駆動信号が圧電体１４Ａ、１４Ｂに供
給されることにより、超音波モータ１０の弾性体１２に
進行波が励起され、駆動軸１６およびロータ１８が回転
される。また、弾性体１２の振動は圧電素子２６によっ
て電気信号に変換され、フィードバック信号としてバン
ドパスフィルタを４０を介してマイクロコンピュータ３
２に入力される。さらに、超音波モータ１０に取り付け
られた回転センサ４６から、ロータ１８の回転速度に応
じた回転パルス信号がマイクロコンピュータ３２に入力
される。 【００５０】マイクロコンピュータ３２では、前記フィ
ードバック信号、回転パルス信号をモニタしながら、駆
動信号の周波数が超音波モータ１０の最適駆動周波数に
徐々に近づいて一致し、さらに最適駆動周波数を追従す
るように、オンオフさせるＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９
４、９６を切り替えるタイミングを変更して駆動信号の
周波数を制御する。 【００５１】超音波モータ７０を駆動する場合も超音波
モータ１０と同様にして駆動されるので詳細な説明は省
略する。 【００５２】ここで、超音波モータ１０と超音波モータ
７０の最適駆動周波数が同一である場合に、超音波モー
タ１０と超音波モータ７０を同時に駆動しても、前述の
ように発振回路３４、６４へ供給される電源が制御用電
源５２、６２から独立して供給されるので、制御用電源
にノイズがのることがなく、発振周波数に影響を及ぼす
ことがない。このため、合成波による可聴音を発生する
ことがない。 【００５３】また、制御用電源を独立にせず、図４に示
す従来例のように１つの制御用電源を用いて、超音波モ
ータ１０と超音波モータ７０のそれぞれの駆動周波数に
よる合成波が非可聴音域の周波数になるように設定して
もよい。 【００５４】例えば、超音波モータ１０に最適駆動周波
数が４０ｋＨｚの超音波モータを使用し、超音波モータ
７０に最適駆動周波数が８０ｋＨｚの超音波モータを使
用するものとする。ここで、超音波モータ１０と超音波
モータ７０を同時に駆動した場合には、ｆ1 ＋ｆ2 ＝１
２０ｋＨｚの合成波と、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＝４０ｋＨｚの
合成波が発生する。そして、制御用電源１２２へのノイ
ズの影響により発振周波数が多少変動したとしても、ど
ちらの合成波も可聴音域の周波数にはならないので、可
聴音を発生することがない。 【００５５】このように、各々の超音波モータの発振回
路へ供給する電源をそれぞれ独立にする、あるいは、各
々の超音波モータの駆動周波数による合成波が非可聴音
域の周波数になるように設定することで、合成波による
可聴音の発生を防止することができる。 【００５６】なお、上記の制御用電源を独立にする構成
と、最適駆動周波数の異なる超音波モータを用いる構成
とを組み合わせるようにしてもよい。 【００５７】また、本実施の形態では２個の超音波モー
タを同時駆動する場合を例に説明したが、３個以上の超
音波モータを駆動する場合にも適用可能である。
動するための超音波モータの駆動回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、超音波振動を駆動力とする超
音波モータが知られている。超音波モータの一種である
進行波型の超音波モータでは、円環状の弾性体に圧電体
が貼付されてステータが形成されており、このステータ
には駆動軸に取り付けられたロータが加圧接触されてい
る。 【０００３】超音波モータの駆動回路は、前記圧電体
に、所定周波数で位相が９０°異なる２相の駆動信号
（ｓｉｎ波及びｃｏｓ波）を供給する。この２相の駆動
信号によって発生する圧電体の機械振動により、弾性体
に、振動の腹及び節が弾性体に沿って円環状に移動する
超音波振動（進行波）が励起される。この進行波によ
り、前記弾性体に加圧接触されたロータ及び駆動軸が回
転される。 【０００４】前記超音波モータは、例えば自動車のステ
アリング装置の所謂チルト機構や、テレスコピック機構
等に用いられた場合には、各々超音波モータと発振回
路、駆動回路等を有する。また、前記発振回路や前記駆
動回路は同一の基板上に配設され、それぞれの発振回路
は１つの制御用電源から電力を供給される。 【０００５】上記のような構成の超音波モータおよび超
音波モータの駆動回路の一例を図４に示す。 【０００６】定電圧電源（一例として１２Ｖ）１１０の
分岐した一方の出力端は、さらに分岐して制御用電源
（一例として５Ｖ）１２２の入力端および駆動回路１１
６の電源入力端に接続されており、分岐された他方の出
力端は駆動回路１２０の電源入力端に接続されている。
前記定電圧電源５０は１２Ｖの直流電圧を供給する。 【０００７】前記制御用電源１２２の出力端は分岐して
マイクロコンピュータ３２の電源入力端、発振回路１１
４の電源入力端、発振回路１１８の電源入力端に接続さ
れている。制御用電源１２２は、定電圧電源１１０より
供給された１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直流電圧に変換す
る。 【０００８】マイクロコンピュータ１１２の一方の駆動
信号出力端は、発振回路１１４の駆動信号入力端に接続
されており、他方の駆動信号出力端は発振回路１１８の
駆動信号入力端に接続されている。また、マイクロコン
ピュータ１１２の一方のスイッチング信号出力端は駆動
回路１１６のスイッチング信号入力端に接続されてお
り、他方のスイッチング信号出力端は駆動回路１２０の
スイッチング信号入力端に接続されている。 【０００９】マイクロコンピュータ１１２は発振回路１
１４および１１８へ駆動信号を出力し、駆動回路１１６
および１２０へは所定のタイミングでスイッチング信号
を出力する。 【００１０】発振回路１１４の駆動周波数信号出力端
は、駆動回路１１６の駆動周波数信号入力端に接続され
ている。発振回路１１４は制御用電源１２２から電力を
供給され、マイクロコンピュータ１１２からの駆動信号
により所定の駆動周波数で発振する。駆動回路１１６は
超音波モータ１２４と接続され、所定の駆動電圧を供給
して超音波モータ１２４を駆動する。 【００１１】発振回路１１８の駆動周波数信号出力端
は、駆動回路１２０の駆動周波数信号入力端に接続され
ている。発振回路１１８はマイクロコンピュータ１１２
からの駆動信号により所定の駆動周波数で発振する。駆
動回路１２０は超音波モータ１２６と接続され、所定の
駆動電圧を供給して超音波モータ１２６を駆動する。 【００１２】また、上記の他にマイクロコンピュータ１
１２には、超音波モータ１２４、１２６からのフィード
バック信号や、回転パルス信号が各々入力される。 【００１３】上記のように、発振回路１１４、１１８へ
供給する電圧を１つの制御用電源１２２から供給するよ
うにすると、同時に超音波モータ１２４、１２６を駆動
した場合、定電圧電源１２２にノイズがのってしまい、
発振回路１１４、１１８が出力する発振周波数が変動す
る。このため、各々の駆動周波数による合成波により可
聴音を発生してしまう。 【００１４】例えば、超音波モータ１２４、１２６の最
適駆動周波数が共に４０ｋＨｚであるとし、超音波モー
タ１２４の駆動周波数がｆ1 ＝４０ｋＨｚ、超音波モー
タ１２６の駆動周波数が温度変化等の原因により、ｆ2
＝４１ｋＨｚになったとすると、ｆ1 ＋ｆ2 ＝８０ｋＨ
ｚの合成波と、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＝１ｋＨｚの合成波が発
生する。このとき、１ｋＨｚの合成波が可聴音になり、
耳障りになる。なお、可聴音の周波数帯域は２０Ｈｚ〜
２０ｋＨｚ程度である。 【００１５】上記の問題を解決する方法として、超音波
モータ全体を防音する等の方法が考えられるが、コスト
が高くなるという欠点がある。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮し、複数の超音波モータを同時に駆動しても、合成
波による可聴音の発生を防止することができる超音波モ
ータの駆動回路を得ることが目的である。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、超音波モータへ所定の非可聴の高周波数の駆
動信号を出力して駆動させるための超音波モータの駆動
回路であって、複数の超音波モータを同時に駆動する場
合において、各々の超音波モータの発振回路へ供給する
電源をそれぞれ独立にし、駆動信号の合成波により発生
する可聴音を阻止することを特徴とする。 【００１８】請求項１に記載の発明によれば、複数の超
音波モータを駆動する場合に、それぞれの発振回路へ供
給する電源を独立にする。このため、安定して発振回路
への電力が供給されてノイズによる影響が抑えられ、発
振回路から出力される発振周波数の変動を抑えることが
でき、複数の超音波モータを同時に駆動しても合成波に
よる可聴音を発生することがない。 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態を詳細に説明する。 【００２２】図１には本実施の形態に係る超音波モータ
および超音波モータの駆動回路の概略構成が示されてい
る。定電圧電源５０の分岐した一方の出力端は、さらに
分岐して制御用電源５２の入力端および駆動回路３０の
電源入力端に接続されており、分岐された他方の出力端
はさらに分岐して制御用電源６２および駆動回路６０の
電源入力端に接続されている。前記定電圧電源５０は１
２Ｖの直流電圧を供給する。 【００２３】前記制御用電源５２の分岐した一方の出力
端はマイクロコンピュータ３２の電源入力端に接続され
ており、分岐した他方の出力端は発振回路３４の電源入
力端に接続されている。制御用電源５２は、定電圧電源
５０より供給された１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直流電圧
に変換する。 【００２４】マイクロコンピュータ３２の一方の駆動信
号出力端は、発振回路３４の駆動信号入力端に接続され
ており、他方の駆動信号出力端は発振回路６４の駆動信
号入力端に接続されている。また、マイクロコンピュー
タ３２の一方のスイッチング信号出力端は駆動回路３０
のスイッチング信号入力端に接続されており、他方のス
イッチング信号出力端は駆動回路６０のスイッチング信
号入力端に接続されている。マイクロコンピュータ３２
は発振回路３４および６４へ駆動信号を出力し、駆動回
路３０および６０へは所定のタイミングでスイッチング
信号を出力する。 【００２５】発振回路３４の駆動周波数信号出力端は、
駆動回路３０の駆動周波数信号入力端に接続されてい
る。発振回路３４は制御用電源５２から電力を供給さ
れ、マイクロコンピュータ３２からの駆動信号により所
定の駆動周波数で発振する。駆動回路３０は超音波モー
タ１０と接続され、所定の駆動電圧を供給して超音波モ
ータ１０を駆動する。 【００２６】制御用電源６２の出力端は発振回路６４の
電源入力端に接続されている。制御用電源６２は、定電
圧電源５０より供給された１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直
流電圧に変換する。 【００２７】発振回路６４の駆動周波数信号出力端は、
駆動回路６０の駆動周波数信号入力端に接続されてい
る。発振回路６４は制御用電源６２から電力を供給さ
れ、マイクロコンピュータ３２からの駆動信号により所
定の駆動周波数で発振する。駆動回路６０は超音波モー
タ７０と接続され、所定の駆動電圧を供給して超音波モ
ータ７０を駆動する。 【００２８】また、図１には図示していないが、上記の
他にマイクロコンピュータ３２には、後述する超音波モ
ータ１０、７０からのフィードバック信号や、回転パル
ス信号が各々入力される。 【００２９】図２には進行波型の超音波モータ１０が示
されている。超音波モータ１０は銅合金等から構成され
る円環状の弾性体１２を備え、この弾性体１２に圧電体
１４が貼付されてステータ２８が形成されている。 【００３０】圧電体１４は電気信号を機械信号に変換す
る圧電材料から成り、多数の電極により円環状に分割、
配列されて構成されている。一方、駆動軸１６に取り付
けられたロータ１８は、アルミ合金等から成るロータリ
ング２０に円環状のスライダ２２が接着されて形成され
ており、スプリング２４によってスライダ２２が前記弾
性体１２に加圧接触されている。このスライダ２２とし
ては、安定した摩擦力、摩擦係数を得るために、例えば
エンジニアリングプラスチック等が用いられ、これによ
り高効率でロータ１８を駆動することができる。 【００３１】また、弾性体１２には圧電素子２６（図３
参照）が貼付されている。図３に示すように、圧電素子
２６は一端が接地されており、他端が駆動回路３０のバ
ンドパスフィルタ４０の入力端に接続されている。 【００３２】圧電素子２６は弾性体１２の振動を検出
し、該振動に応じた振幅、周期の交流信号（フィードバ
ック信号）を出力する。バンドパスフィルタ４０の出力
端はマイクロコンピュータ３２の一方の入力端に接続さ
れている。バンドパスフィルタ４０は圧電素子２６から
出力されるフィードバック信号を検波してマイクロコン
ピュータ３２に出力する。 【００３３】また、超音波モータ１０には回転センサ４
６が取り付けられており、回転センサ４６の出力端はマ
イクロコンピュータ３２の回転パルス信号入力端に接続
されている。 【００３４】回転センサ４６は、マグネット（図示省
略）とホール素子（図示省略）等で構成され、マグネッ
ト表面の磁束の変化をホール素子で検出し、ロータ１８
が回転すると、マイクロコンピュータ３２へロータ１８
の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力する。 【００３５】スイッチング制御回路３６の一方の出力端
は、駆動信号発生回路４８のＡ相増幅回路４２の一方の
入力端に接続されており、他方の出力端は駆動信号発生
回路４８のＢ相増幅回路４４の一方の入力端に接続され
ている。スイッチング制御回路３６は発振回路３４から
発振された発振周波数に応じて駆動パルスをスイッチン
グしながらＡ相増幅回路４２、Ｂ相増幅回路４４へ出力
する。 【００３６】また、Ａ相増幅回路４２の他方の入力端と
Ｂ相増幅回路４４の他方の入力端は電圧発生回路３８の
出力端に接続されている。前記電圧発生回路３８の入力
端は、図１に示す定電圧電源５０の出力端に接続されて
おり、前記定電圧電源５０から供給された１２Ｖの電圧
を所定の交流電圧に昇圧し、さらに整流、平滑化して所
定の直流電圧に昇圧してＡ相増幅回路４２、Ｂ相増幅回
路４４へ電力を供給する。 【００３７】Ａ相増幅回路４２は超音波モータ１０の圧
電体１４Ａに接続されており、圧電体１４Ａに正弦波信
号（ｓｉｎ波）を供給する。Ｂ相増幅回路４４は超音波
モータ１０の圧電体１４Ｂに接続されており、圧電体１
４ＢにＡ相増幅回路４２が供給する正弦波信号と９０°
位相が異なる正弦波信号（ｃｏｓ波）を供給する。圧電
体１４Ａ、１４Ｂの他端は接地されている。この圧電体
１４Ａ、１４Ｂによって超音波モータ１０の圧電体１４
が構成される。 【００３８】Ａ相増幅回路４２、Ｂ相増幅回路４４の回
路構成は図５に示すような構成となっている。Ａ相増幅
回路４２はトランス１００を備えており、トランス１０
０の１次側コイル１００Ａの中点には、電源線８４の分
岐された方の一端が接続されており、電源線８４の他端
は前述の電圧発生回路３８の出力端に接続されている。 【００３９】トランス１００の１次側コイル１００Ａの
一端はスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ９０のド
レインに接続されており、他端はＭＯＳＦＥＴ９２のド
レインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ９０、９２のソ
ースは接地されている。また、トランス１００の２次側
コイル１００Ｂの両端は圧電体１４Ａに接続されてい
る。 【００４０】Ｂ相増幅回路４４はトランス１０２を備え
ており、トランス１０２の１次側コイル１０２Ａの中点
には電源線８４の分岐された方の他端が接続されてい
る。 【００４１】トランス１０２の１次側コイル１０２Ａの
一端はスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ９４のド
レインに接続されており、他端はＭＯＳＦＥＴ９６のド
レインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ９４、９６のソ
ースは接地されている。また、トランス１０２の２次側
コイル１０２Ｂの両端は圧電体１４Ｂに接続されてい
る。 【００４２】ＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９４、９６のゲ
ートは各々スイッチング制御回路３６に接続されてお
り、ＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９４、９６の各々はスイ
ッチング制御回路３６から入力されるスイッチング信号
Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1 、Ｂ2 に応じてオンオフされる。 【００４３】超音波モータ７０、駆動回路６０の構成に
ついては、上記に示した超音波モータ１０、駆動回路３
０とそれぞれ同じ構成となっているので詳細な説明は省
略する。 【００４４】次に、本発明の実施の形態における作用に
ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。 【００４５】超音波モータ１０を駆動する場合、マイク
ロコンピュータ３２より駆動周波数信号が発振回路３４
へ出力される。発振回路３４はマイクロコンピュータ３
２より指定された駆動周波数で発振を開始する。 【００４６】電圧発生回路３８では、定電圧電源５０か
ら供給された１２Ｖの電圧を所定の交流電圧に昇圧し、
さらに整流、平滑化して所定の直流電圧をＡ相増幅回路
４２、Ｂ相増幅回路４４へ供給する。 【００４７】スイッチング制御回路３６では、Ａ相増幅
回路４２、Ｂ相増幅回路４４のＭＯＳＦＥＴ９０、９
２、９４、９６をオンオフさせるスイッチング信号
Ａ1 、Ａ2、Ｂ1 、Ｂ2 を出力する。 【００４８】このスイッチング信号は、図６に示す如
く、ＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９４、９６のいずれか１
つを所定のデューティー比でオンオフさせ、かつそれ以
外のＭＯＳＦＥＴをオフ状態にすると共に、オンオフさ
せるＭＯＳＦＥＴを、駆動開始時の駆動信号の周波数ｆ
s の周期の１／４の周期毎に、ＭＯＳＦＥＴ９０、９
４、９２、９６の順に切り替える信号である。これによ
り、トランス１００、１０２の２次側コイル１００Ｂ、
１０２Ｂには各々周波数が駆動開始時の周波数ｆsで、
かつ位相が９０°異なる交流の駆動信号が誘起される。 【００４９】この駆動信号が圧電体１４Ａ、１４Ｂに供
給されることにより、超音波モータ１０の弾性体１２に
進行波が励起され、駆動軸１６およびロータ１８が回転
される。また、弾性体１２の振動は圧電素子２６によっ
て電気信号に変換され、フィードバック信号としてバン
ドパスフィルタを４０を介してマイクロコンピュータ３
２に入力される。さらに、超音波モータ１０に取り付け
られた回転センサ４６から、ロータ１８の回転速度に応
じた回転パルス信号がマイクロコンピュータ３２に入力
される。 【００５０】マイクロコンピュータ３２では、前記フィ
ードバック信号、回転パルス信号をモニタしながら、駆
動信号の周波数が超音波モータ１０の最適駆動周波数に
徐々に近づいて一致し、さらに最適駆動周波数を追従す
るように、オンオフさせるＭＯＳＦＥＴ９０、９２、９
４、９６を切り替えるタイミングを変更して駆動信号の
周波数を制御する。 【００５１】超音波モータ７０を駆動する場合も超音波
モータ１０と同様にして駆動されるので詳細な説明は省
略する。 【００５２】ここで、超音波モータ１０と超音波モータ
７０の最適駆動周波数が同一である場合に、超音波モー
タ１０と超音波モータ７０を同時に駆動しても、前述の
ように発振回路３４、６４へ供給される電源が制御用電
源５２、６２から独立して供給されるので、制御用電源
にノイズがのることがなく、発振周波数に影響を及ぼす
ことがない。このため、合成波による可聴音を発生する
ことがない。 【００５３】また、制御用電源を独立にせず、図４に示
す従来例のように１つの制御用電源を用いて、超音波モ
ータ１０と超音波モータ７０のそれぞれの駆動周波数に
よる合成波が非可聴音域の周波数になるように設定して
もよい。 【００５４】例えば、超音波モータ１０に最適駆動周波
数が４０ｋＨｚの超音波モータを使用し、超音波モータ
７０に最適駆動周波数が８０ｋＨｚの超音波モータを使
用するものとする。ここで、超音波モータ１０と超音波
モータ７０を同時に駆動した場合には、ｆ1 ＋ｆ2 ＝１
２０ｋＨｚの合成波と、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＝４０ｋＨｚの
合成波が発生する。そして、制御用電源１２２へのノイ
ズの影響により発振周波数が多少変動したとしても、ど
ちらの合成波も可聴音域の周波数にはならないので、可
聴音を発生することがない。 【００５５】このように、各々の超音波モータの発振回
路へ供給する電源をそれぞれ独立にする、あるいは、各
々の超音波モータの駆動周波数による合成波が非可聴音
域の周波数になるように設定することで、合成波による
可聴音の発生を防止することができる。 【００５６】なお、上記の制御用電源を独立にする構成
と、最適駆動周波数の異なる超音波モータを用いる構成
とを組み合わせるようにしてもよい。 【００５７】また、本実施の形態では２個の超音波モー
タを同時駆動する場合を例に説明したが、３個以上の超
音波モータを駆動する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波モータおよび超音波モータ
駆動回路の概略構成図である。 【図２】超音波モータの概略構成を示す一部断面斜視図
である。 【図３】超音波モータ駆動回路の概略構成を示すブロッ
ク図である。 【図４】従来の超音波モータおよび超音波モータ駆動回
路の概略構成図である。 【図５】駆動信号発生回路の例を示す回路図である。 【図６】スイッチング制御回路から出力されるスイッチ
ング信号と、トランスで誘起される駆動信号を示す線図
である。 【符号の説明】 １０、７０ 超音波モータ ３０、６０ 駆動回路 ３２ マイクロコンピュータ ３４、６４ 発振回路 ５０ 定電圧電源 ５２、６２ 制御用電源
駆動回路の概略構成図である。 【図２】超音波モータの概略構成を示す一部断面斜視図
である。 【図３】超音波モータ駆動回路の概略構成を示すブロッ
ク図である。 【図４】従来の超音波モータおよび超音波モータ駆動回
路の概略構成図である。 【図５】駆動信号発生回路の例を示す回路図である。 【図６】スイッチング制御回路から出力されるスイッチ
ング信号と、トランスで誘起される駆動信号を示す線図
である。 【符号の説明】 １０、７０ 超音波モータ ３０、６０ 駆動回路 ３２ マイクロコンピュータ ３４、６４ 発振回路 ５０ 定電圧電源 ５２、６２ 制御用電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−80075（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−80076（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−80518（ＪＰ，Ａ)
実公 平７−24951（ＪＰ，Ｙ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02N 2/00
H01L 41/09
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 超音波モータへ所定の非可聴の高周波数
の駆動信号を出力して駆動させるための超音波モータの
駆動回路であって、複数の超音波モータを同時に駆動す
る場合において、 各々の超音波モータの発振回路へ供給する電源をそれぞ
れ独立にし、駆動信号の合成波により発生する可聴音を
阻止することを特徴とする超音波モータの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35891697A JP3533321B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 超音波モータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35891697A JP3533321B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 超音波モータの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191980A JPH11191980A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3533321B2 true JP3533321B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=18461781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35891697A Expired - Fee Related JP3533321B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 超音波モータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533321B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001297459A (ja) | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Nec Corp | 光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0724951Y2 (ja) * | 1989-03-30 | 1995-06-05 | 静岡大学長 | 駆動装置 |
| JPH0880075A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Nikon Corp | アクチュエータ内蔵機器 |
| JPH0880076A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Nikon Corp | アクチュエータ内蔵機器 |
| JPH0980518A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nikon Corp | ブレ補正カメラ |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP35891697A patent/JP3533321B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11191980A (ja) | 1999-07-13 |
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