JPS61221582A - 超音波リニアモ−タ駆動方式 - Google Patents
超音波リニアモ−タ駆動方式Info
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- JPS61221582A JPS61221582A JP60061328A JP6132885A JPS61221582A JP S61221582 A JPS61221582 A JP S61221582A JP 60061328 A JP60061328 A JP 60061328A JP 6132885 A JP6132885 A JP 6132885A JP S61221582 A JPS61221582 A JP S61221582A
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- JP
- Japan
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- vibrator
- wave
- driving
- drive
- linear motor
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- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 20
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 5
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000010615 ring circuit Methods 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
-
- 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
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
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〕
本発明は超音波振動子を用いた超音波リニアモータの駆
動方式に関する。
動方式に関する。
従来の超音波＋７ ＝アモータ駆動方式は、第４図に示
すとおシ、各々がボルト締めランジ為パン振動子（１，
１’）および段付ホーン（２，２’）から成る一対の縦
振動子１０および１０’が、波動の進行方向と直交する
よ５に、弾性体からなる伝送棒１３の両端部に取シ付け
られ、それぞれ駆動および受波を行なう。駆動側振動子
１０による機械的縦扱動を伝送棒１３上を伝搬する波動
の波源とし、負荷抵抗器１７と負荷側整合用インダクタ
１４′の値を適当に取ることによって、受波側振動子１
０′は伝送棒１３に対して無反射針端とな）、進行波波
動伝搬が形成される。
すとおシ、各々がボルト締めランジ為パン振動子（１，
１’）および段付ホーン（２，２’）から成る一対の縦
振動子１０および１０’が、波動の進行方向と直交する
よ５に、弾性体からなる伝送棒１３の両端部に取シ付け
られ、それぞれ駆動および受波を行なう。駆動側振動子
１０による機械的縦扱動を伝送棒１３上を伝搬する波動
の波源とし、負荷抵抗器１７と負荷側整合用インダクタ
１４′の値を適当に取ることによって、受波側振動子１
０′は伝送棒１３に対して無反射針端とな）、進行波波
動伝搬が形成される。
伝送棒１３上を伝わる波動エネルギーの一部は伝送棒１
３に圧接された移動子１６を厚擦力を介して図中矢印の
方向に移動せしめ、残シの大部分は所定の位置に配置さ
れた受波側振動子１０′によって電気エネルギーに変換
される。変換された電気エネルギーは負荷抵抗器１７で
消費されて熱エネルギーとして空間に放出される。
３に圧接された移動子１６を厚擦力を介して図中矢印の
方向に移動せしめ、残シの大部分は所定の位置に配置さ
れた受波側振動子１０′によって電気エネルギーに変換
される。変換された電気エネルギーは負荷抵抗器１７で
消費されて熱エネルギーとして空間に放出される。
上述した従来の超音波ＩＪ ニアモータ駆動方式におい
ては、波動エネルギーの大部分が負荷抵抗器１７で消費
されるので、モータの効率は著しく悪化する。
ては、波動エネルギーの大部分が負荷抵抗器１７で消費
されるので、モータの効率は著しく悪化する。
したがって本発明の目的は、表面波ＩＪ ニアモータを
効率よく駆動できる超音波リニアモータ駆動方式を提供
することである。
効率よく駆動できる超音波リニアモータ駆動方式を提供
することである。
本発明による表面波リニアモータ駆動方式においては、
駆動用発振器と、タンク回路用インダクタと、駆動側振
動子と、弾性体から成る伝送棒と、受波側振動子と、整
合用インダクタとで環状回路を形成し、移動子の移動に
使用されなかったエネルギーを受波側で電気エネルギー
に変換し、この変換された電気エネルギーを駆動用振動
子の駆動エネルギーの一部として使用する。
駆動用発振器と、タンク回路用インダクタと、駆動側振
動子と、弾性体から成る伝送棒と、受波側振動子と、整
合用インダクタとで環状回路を形成し、移動子の移動に
使用されなかったエネルギーを受波側で電気エネルギー
に変換し、この変換された電気エネルギーを駆動用振動
子の駆動エネルギーの一部として使用する。
〔実施例〕
次に、本発明の一実施例を示した図面を参照して、本発
明の詳細な説明する。
明の詳細な説明する。
第１図を参照すると、本発明の一実施例は、ボルト締め
ランジェバン振動子１１に機械的変成器である段付きホ
ーン１２を結合した駆動用の縦振動子（以下、単に振動
子という）１０と、弾性波波動の進行波を伝搬する弾性
体から成る伝送棒１３と、伝送棒１３上に進行波を形成
すべく無反射終端とするための受波用の振動子１０’と
、伝送棒１３上に圧接され伝送棒１３を伝搬する波動に
よって走行する移動子１６′、駆動用発振器１５と、タ
ンク回路用インダクタ１４および整合用インダクタ１４
′と、移相制御回路１８とを具備している。振動子１０
および１０′は、波動の進行方向と直交するように、伝
送棒１３に取シ付けられ駆動と受波とをそれぞれ行なう
。
ランジェバン振動子１１に機械的変成器である段付きホ
ーン１２を結合した駆動用の縦振動子（以下、単に振動
子という）１０と、弾性波波動の進行波を伝搬する弾性
体から成る伝送棒１３と、伝送棒１３上に進行波を形成
すべく無反射終端とするための受波用の振動子１０’と
、伝送棒１３上に圧接され伝送棒１３を伝搬する波動に
よって走行する移動子１６′、駆動用発振器１５と、タ
ンク回路用インダクタ１４および整合用インダクタ１４
′と、移相制御回路１８とを具備している。振動子１０
および１０′は、波動の進行方向と直交するように、伝
送棒１３に取シ付けられ駆動と受波とをそれぞれ行なう
。
数十ＫＨｚ程度の高周波電力を駆動用振動子１゜で機械
的縦振動に変換し、段付き変成器１２を用いて数倍に上
げ、これを伝送棒１３を伝搬する波動の波源としている
。振動子１０と伝送棒１３とは、第１図に示すとおシ、
直角に相対しておシ、弾性波波動を励起する。この波動
の一部が弾性体表面での＊＊力を介して機械的出力に変
換され、移動子１６を第１図中矢印の方向に走行させる
。
的縦振動に変換し、段付き変成器１２を用いて数倍に上
げ、これを伝送棒１３を伝搬する波動の波源としている
。振動子１０と伝送棒１３とは、第１図に示すとおシ、
直角に相対しておシ、弾性波波動を励起する。この波動
の一部が弾性体表面での＊＊力を介して機械的出力に変
換され、移動子１６を第１図中矢印の方向に走行させる
。
残）の多くの波動エネルギーは受波側振動子１０′にお
いて電気エネルギーに変換されるが、本実施例において
は、駆動源エネルギーとして利用すべく閉ループが形成
されエネルギーの還流がはかられている。
いて電気エネルギーに変換されるが、本実施例において
は、駆動源エネルギーとして利用すべく閉ループが形成
されエネルギーの還流がはかられている。
第２図に移相制御回路１８を省略した場合の本実施例（
第１図）の等価回路を示す。ここで人は振動子の力系数
、ｎは段付きホーンの変成比、Ｚ。
第１図）の等価回路を示す。ここで人は振動子の力系数
、ｎは段付きホーンの変成比、Ｚ。
は伝送路の特性インピーダンス、Ｆは駆動側退動子ホー
ン先端と伝送棒との接続点における起伽力、Ｖはその振
動速度 ｙ Ｈおよび■・はそれぞれ駆動側および受波
側振動子の電気端子の電圧、ｒｍおよびＲｄはそれぞれ
振動子の損失を考慮した機械等価抵抗および瀦電体損を
表わす抵抗、αは伝送路の減衰定数である。
ン先端と伝送棒との接続点における起伽力、Ｖはその振
動速度 ｙ Ｈおよび■・はそれぞれ駆動側および受波
側振動子の電気端子の電圧、ｒｍおよびＲｄはそれぞれ
振動子の損失を考慮した機械等価抵抗および瀦電体損を
表わす抵抗、αは伝送路の減衰定数である。
今、簡単のため振動子の損失を無視して次の二つの条件
■ＦｉおよびＦ、の位相が逆相であること、すなわち伝
送路の長さが（ｎ＋１／２）λ（λ：波長。
送路の長さが（ｎ＋１／２）λ（λ：波長。
ｎ：整数）であること。
■駆動用発振器の電圧Ｃ１とｅｌＯ比をＶ・／ｉ−＝に
１Ｚ・／ｎ３を満足するように調整すること。
１Ｚ・／ｎ３を満足するように調整すること。
を与えると、系のエネルギーの還流が可能となる。
次に損失を考慮に入れて、
Ｆｉ＝−・ｖ（１）
であるから
Ｖｏ＝（１−α）Ｖ−（１−α）ｉ＊ｒｆｆＩとれより
となる。
（５）式において、ｅ１＝０．０５〜０．２６ｓ程度の
値をとれば、本実施例は従来方式に比較して約１〜３割
のエネルギーを駆動用発振器から系へ補給するだけでよ
い。このことは駆動源の小型化、ひいては超音波ＩＪ
＝アモータの高効率化、小型化に大きく寄与する。
値をとれば、本実施例は従来方式に比較して約１〜３割
のエネルギーを駆動用発振器から系へ補給するだけでよ
い。このことは駆動源の小型化、ひいては超音波ＩＪ
＝アモータの高効率化、小型化に大きく寄与する。
上述の説明は、駆動用振動子入力電圧Ｖｉおよび受波用
振動子出力電圧■Ｏの位相が一致している場合であった
が、実際には外乱等の影響によシ両者紘必ずしも一致し
ないのが一般的でおる。これらを考慮して上記の例にお
けるＶｉ、Ｖ６およびＣ１をそれぞれ ｖｉ−＋Ｖｉ ｓｉｎωｔ Ｖ＠ −＋Ｖ＠ ｓｉｎ （ａ＋ｔ＋φ）ｅ １ →
ｅ １ １１ ｎ （ａｌ ｔ ＋ ’ ）と置き換え
ると、条件式は ｅｌ ５ｉｎ（ｃａｒｔ＋θ）＋Ｖｏ ｓｉｎ （ωｔ
＋φ）＝Ｖｉ ｓｉｎ ωｔ （６）（６）式を展開
すると、 （！ｔ ｃｏｓ ｅ＋Ｖ＠ ｃｏｓφ）ｓｉｎ ωｔ＋
（ａｌ ｓｉｎθ＋Ｖ（１ｓｉｎφ）ｃｏｓωｔ＝Ｖｉ
−ｓｉｎωｔ （７）（７）式が恒久的に成立する
には、 ｅｌ Ｃｏｇθ＋Ｖ、 ＣＯａφ＝Ｖ ｉ
（８）ｅｌ ｓｉｎ＃＋Ｖ＠ ｓｉｎφ＝
Ｏ（９）これよシ なる関係が得られる。これらの関係を示したベクトル図
を第３図に示す。φが大きくなるとＣ！が増加する。
振動子出力電圧■Ｏの位相が一致している場合であった
が、実際には外乱等の影響によシ両者紘必ずしも一致し
ないのが一般的でおる。これらを考慮して上記の例にお
けるＶｉ、Ｖ６およびＣ１をそれぞれ ｖｉ−＋Ｖｉ ｓｉｎωｔ Ｖ＠ −＋Ｖ＠ ｓｉｎ （ａ＋ｔ＋φ）ｅ １ →
ｅ １ １１ ｎ （ａｌ ｔ ＋ ’ ）と置き換え
ると、条件式は ｅｌ ５ｉｎ（ｃａｒｔ＋θ）＋Ｖｏ ｓｉｎ （ωｔ
＋φ）＝Ｖｉ ｓｉｎ ωｔ （６）（６）式を展開
すると、 （！ｔ ｃｏｓ ｅ＋Ｖ＠ ｃｏｓφ）ｓｉｎ ωｔ＋
（ａｌ ｓｉｎθ＋Ｖ（１ｓｉｎφ）ｃｏｓωｔ＝Ｖｉ
−ｓｉｎωｔ （７）（７）式が恒久的に成立する
には、 ｅｌ Ｃｏｇθ＋Ｖ、 ＣＯａφ＝Ｖ ｉ
（８）ｅｌ ｓｉｎ＃＋Ｖ＠ ｓｉｎφ＝
Ｏ（９）これよシ なる関係が得られる。これらの関係を示したベクトル図
を第３図に示す。φが大きくなるとＣ！が増加する。
ＶｉとＶ、との位相差φを制御する移相制御回路波１７
ニアモータ駆動方式においては、振動系に電気的な帰
還ループを設け、エネルギーの還流をは
ニアモータ駆動方式においては、振動系に電気的な帰
還ループを設け、エネルギーの還流をは
第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図に
示した実施例の等価回路図、第３図は各部電圧の位相関
係を示すベクトル図、第４図は従来例の概略図である。 １０．１０’・・・・・・振動子、１１．１１’・・・
・・・ボルト締めランジェバン振動子、１２，１２’・
・・・・・段付ホーン、１３・・・・・・伝送棒、１４
．１４’・・・・・・命令用インダクタ、１５・・・・
・・駆動用発振器、１６・・・・・・移動子、１７・・
・・・・負荷抵抗器、１８・・・・・・移相制御回路。 さ （箋 鴇 央 窃 四 躇８ −区 造 １唾 暮へ 旙 鰺 暮 、 遍恕 稙 ＋ １ 舶触 ξΦ 寥 雇 ■
示した実施例の等価回路図、第３図は各部電圧の位相関
係を示すベクトル図、第４図は従来例の概略図である。 １０．１０’・・・・・・振動子、１１．１１’・・・
・・・ボルト締めランジェバン振動子、１２，１２’・
・・・・・段付ホーン、１３・・・・・・伝送棒、１４
．１４’・・・・・・命令用インダクタ、１５・・・・
・・駆動用発振器、１６・・・・・・移動子、１７・・
・・・・負荷抵抗器、１８・・・・・・移相制御回路。 さ （箋 鴇 央 窃 四 躇８ −区 造 １唾 暮へ 旙 鰺 暮 、 遍恕 稙 ＋ １ 舶触 ξΦ 寥 雇 ■
Claims (2)
- （１） 弾性体からなる伝送棒に所定の距離をもって配
置された駆動用おび受波用振動子と、前記伝送棒に圧接
して使用される移動子と、前記駆動用振動子を駆動する
駆動用発振器と、前記駆動用振動子側に設けられたタン
ク回路用インダクタと、前記受波用振動子側に設けられ
た整合用インダクタとで環状回路を形成したことを特徴
とする超音波リニアモータ駆動方式。 - （２） 前記環状回路の途中に駆動側振動子入力と受波
側振動子出力との間に特定の位相関係を作り出すために
移相制御回路を挿入したことを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の超音波リニアモータ駆動方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061328A JPS61221582A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 超音波リニアモ−タ駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061328A JPS61221582A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 超音波リニアモ−タ駆動方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61221582A true JPS61221582A (ja) | 1986-10-01 |
Family
ID=13167959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60061328A Pending JPS61221582A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 超音波リニアモ−タ駆動方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61221582A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241681A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-02-09 | Juki Corp | 圧電アクチュエータ駆動装置 |
| JP2006304439A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Iai:Kk | 駆動装置と案内装置と駆動・案内装置 |
| CN111726030A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-29 | 南京航空航天大学 | 一种直线超声电机及其恒预压力施加方法 |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP60061328A patent/JPS61221582A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241681A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-02-09 | Juki Corp | 圧電アクチュエータ駆動装置 |
| JP2006304439A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Iai:Kk | 駆動装置と案内装置と駆動・案内装置 |
| CN111726030A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-29 | 南京航空航天大学 | 一种直线超声电机及其恒预压力施加方法 |
| CN111726030B (zh) * | 2020-05-25 | 2021-05-25 | 南京航空航天大学 | 一种直线超声电机及其恒预压力施加方法 |
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