JPH0469073A - 回転位置検出器を備えた超音波モータ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波モータのロータ等の回転角度や回転
速度を制御するのに必要な回転位置検出器を内蔵させた
超音波モータに関する。

［従来の技術］ 従来、超音波モータ等の回転角度や回転速度等を検出す
るには、フォトインクラブタや磁気エンコーダ等のセン
サが使用されている。これらのセンサは、ロータ等の周
上に設けられた周期的な目盛りに対向したケーシングの
位置等に取り付けられている。そして、モータが駆動す
ると、スケールの周期的な変化をセンサが感知してロー
タの回転に対応したパルス信号等が出力される。この出
力信号は外部の計数管等でカウントされ、モータの回転
位置が求められ、回転角度又は回転速度の値が算出され
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、フォトインタラプタを利用した回転位置
検出器では、超音波モータの駆動等により生じるモータ
自身の温度上昇や、周囲の温度変化等によってモータ内
部がフォトインタラプタの許容温度を越えることがある
。この場合、フォトインタラプタが故障したり、その検
出値に誤差が生じたりするという問題がある。一方、磁
気エンコーダを利用した回転位置検出器では、ロータの
周上に面倒なポーリング等を行なって磁気目盛りを設け
なければならないので、製造コストが高くなるという問
題がある。更に、これらのセンサでは、配線に使用する
ワイヤの本数が多くなるため、ハーネスが太くなるとい
う問題がある。

この発明は、これらの問題を解決するために成されたも
ので、温度変化に強く、配線用のワイヤ本数が少な（で
済む、回転位置検出器を備えた超音波モータを提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の回転位置検出器を備えた超音波モータは、リ
ング状のステータに２区分して設けた圧電セラミックス
に、位相の異なる駆動信号を印加して、このステータに
スライダを介して圧接したロータを駆動させる超音波モ
ータにおいて、ロータ及びステータを導電体で作製し、
ロータのステータ側面に等ピッチの放射状突起を設ける
とともに、ステータのロータ側面に等ピッチの放射状溝
を設け、ロータの放射状突起と嵌合する等ピッチ溝を有
する誘電体製のスライダをロータに取り付け、ステータ
の一部に接地用端子を設けるとともに、ステータに取り
付けた圧電セラミックスの一部にモニタ電極を設け、モ
ニタ電極を抵抗を介してロータに接続し、ロータに位置
検出信号の出力端子を設けたことを特徴とするものであ
る。

［作用〕 上記の回転位置検出器を備えた超音波モータでは、ロー
タとステータが導電体であり、スライダが誘電体からな
っているので、ロータとステータとの間では静電容量を
持つことができる。又、ロータやステータ等の面に等ピ
ッチの突起等が設けられているので、ロータの回転によ
ってロータとステータとの間の静電容量が変化する。こ
の変化は、ロータの突起部とステータの溝部が重なって
、それらの間にスライダの他、空気が挟まれて静電容量
が小さくなることと、それらの位置がずれて、ロータと
ステータとの間がスライダだけになって、静電容量が大
きくなることを繰り返す。

モニタ電極では、モータ駆動によって圧電セラミックが
振動してモニタ電圧が発生する。このモニタ電圧は、ロ
ータとステータとの間の静電容量の変化から回転位置を
検出するための出力信号の電源電圧に利用される。

［実施例］ 以下、この発明の回転位置検出器を備えた超音波モータ
の一実施例を第１図〜第４図を使用して説明する。

超音波モータは、リング状のステータｌに設けた圧電セ
ラミックス２を２区分し、それぞれの圧電セラミックス
２に位相の異なる高周波電圧を印加し、ステータ１の表
面に進行波を生じさせ、スライダ３を介してステータｌ
に圧接したロータ４を駆動させる構造になっている。

この超音波モータに内蔵される回転位置検出器は、超音
波モータのロータ４等の回転角度や回転速度を制御する
のに必要な回転位置の検出を行なうものであり、ロータ
４の回転に伴って周期的に変化する静電容量（Ｃ）の変
化と、モータの駆動周波数を適当な共振周波数に制御す
るために設けられたモニタ電極のモニタ電圧を利用した
ものである。

ロータ４は、導電体で円板形状に形成され、中心軸に出
力軸を突出させた構造になっている。ロータ４のステー
タ１側面には、等ピッチの放射状突起４ａが設けられ、
ロータ４の適当な箇所に後記する配線６に接続する接続
端子４ｂが設けられる。

ロータ４とステータｌとの間に設けられるスライダ３は
、誘電体でリング状に形成され、ロータ４の突起４ａと
嵌合する等ピッチ溝３ａを片側面に設けた構造になって
おり、ロータ４のステータ側面に取り付けられ、ロータ
４と一体になって回転するようになっている。ステータ
ｌは、ロータ４と同様に導電体でリング状に形成され、
ロータ４側面にロータ４の突起４ａの大きさに合わせた
放射状溝ｌａをロータ４の突起４ａの２倍又は整数倍の
数だけ等ピッチで設けた構造になっており、溝１ａが設
けられていない方のステータｌの面には、圧電セラミッ
クス２が接着されている。又、ステータｌの適当な箇所
に接地端子１ｂが設けられて接地（ＧＮＤ）されている
。

圧電セラミックス２の一部には、モニタ電極２ａが設け
られ、途中に抵抗５が接続されたモニタ出力用配線６の
一端がモニタ電極２ａに接続されている。この配線６の
他端はロータ４の配線用接続端子４ｂに接続され、この
接続端子４ｂから位置検出信号を出力する出力端子Ｓ゛
が導かれ、第４図に示す等価回路図のように構成される
。この出力端子Ｓ°から出力される電圧と時間との関係
及びロータ４とステータ１の開の静電容量と時間との関
係は第５図に示すグラフの様になる。従って、出力端子
Ｓ°からの出力電圧の山の部分を計数して演算処理する
ことにより、ロータ４の回転位置を検出することができ
る。

尚、モニタ電極２ａから発生するモニタ電圧は、本来の
機能である超音波モータを適当な共振周波数で駆動する
ための周波数制御に併用することができる。

［発明の効果コ この発明の回転位置検出器を備えた超音波モータでは、
ロータの回転に応じて変化するロータとステータとの間
の静電容量と、自動追尾等で使用するモニタ電極のモニ
タ電圧を利用した構造の回路で回転位置検出器を構成し
ているので、フォトインタラプタ等の熱に弱い半導体素
子を用いる必要がない。このため、フォトセンサ等を超
音波モータのケーシングに内蔵させる必要がないので、
温度変化に強（、配線用のワイヤ本数が少なくて済み、
超音波モータを小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す説明図、第２図は同実
施例を示す超音波モータの要部分解図、第３図は超音波
モータを組み合わせた状態を示す一部説明図、第４図は
一実施例を示す回路図、第５図は８カ電圧と時間及びロ
ータとステータ間の静電容量と時間との関係を示すグラ
フである。 ｌ：ステータ　　　　　　２；圧電セラミックス３ニス
ライダ　　　　　　４；ロータ ５：抵抗　　　　　　　　６；配線 第１図 出願人　ア　ス　モ　株　式　会　社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　リング状のステータに２区分して設けた圧電セラミッ
   クスに、位相の異なる駆動信号を印加して、このステー
   タにスライダを介して圧接したロータを駆動させる超音
   波モータにおいて、ロータ及びステータを導電体で作製
   し、ロータのステータ側面に等ピッチの放射状突起を設
   けるとともに、ステータのロータ側面に等ピッチの放射
   状溝を設け、ロータの放射状突起と嵌合する等ピッチ溝
   を有する誘電体製のスライダをロータに取り付け、ステ
   ータの一部に接地用端子を設けるとともに、ステータに
   取り付けた圧電セラミックスの一部にモニタ電極を設け
   、モニタ電極を抵抗を介してロータに接続し、ロータに
   位置検出信号の出力端子を設けたことを特徴とする回転
   位置検出器を備えた超音波モータ。