JPS633663A - Drive circuit of oscillation wave motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To adjust speed in a simple constitution, by a method wherein drive signal is applied intermittently to an electrostrictive element by speed control of an oscillation wave motor. CONSTITUTION:A stator 1 of an oscillation wave motor is provided with electrodes 1-1 - 1-4, and its drive circuit is constituted of a level comparator 2, a phase comparator 12, a low pass filter 4, a voltage control oscillator 5, a phase shifter 6, output circuits 7 - 8, a pulse oscillator 17, a drive mode changing-over switch 18, and gates 19 - 20. The comparators 2, 16 together with the phase comparator 12 constitute a close locked loop, and act so that input phase difference becomes zero by negative feedback function. In this constitution, the gates 19 - 20 apply output of the shifter 6 to the output circuits 7 - 8 only when pulse from the oscillator 17 is H signal. As a result, the drive signal is applied intermittently to the electrostrictive element and the rotational speed is adjusted.

Description

【発明の詳細な説明】 〈従来技術〉 従来振動波モーターの回転速度を制御する方法としては
、該モーターの固定子に印加する周波電圧の電圧値を変
えることによって行われていた。しかし該周波電圧は一
般的には高電圧（５０〜１００　Ｖｏｌｔ程度）である
故、振動波モータをカメラ等のエネルギー源が電池等の
小型携帯機器に搭載する場合は、ＤＯ／加コンバータ等
■昇圧回路が必要となυ、その外圧回路の出力電圧を可
変してモーターの固定子に印加する必要がある。昇圧回
路の出力電圧を可変する構成としては一般的に昇圧回路
の基準電圧として使用されているツェナーダイオードを
複数個用意し、それを適宜切シ換える必要があ）構成の
複雑化を招きかつ前述の如く、高電圧が必要である理由
からそ■ツェナーダイオードも必然的に高電圧のダイオ
ードとなるため集積化には不向きである故、携帯機器の
小型化を計るには不適当な方法であった。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Prior Art> Conventionally, the rotation speed of a vibration wave motor has been controlled by changing the voltage value of a frequency voltage applied to the stator of the motor. However, since the frequency voltage is generally a high voltage (about 50 to 100 Volt), when installing a vibration wave motor in a small portable device such as a camera whose energy source is a battery, it is necessary to use a DO/additional converter etc. A booster circuit is required, and the output voltage of the external voltage circuit must be varied and applied to the motor stator. In order to vary the output voltage of a booster circuit, it is necessary to prepare multiple Zener diodes, which are generally used as the reference voltage of the booster circuit, and switch them as appropriate. Because of the high voltage required, Zener diodes are also inevitably high-voltage diodes, making them unsuitable for integration, making them an inappropriate method for miniaturizing mobile devices. Ta.

く目的〉 本発明は上述の従来装置の欠点を除去すること金目的と
して、その構成として振動波モーターの固定子に印加す
る周波電圧の電圧値は一定に保持したまま、該モータの
固定子の２つの電極に印加する周波電圧をパレス的にか
つ、該パルスのデユーティを制御し進行性撮動波を断続
的に発生させることにてローターの回転速度詞定を行な
わんとするものである。The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional device, and its structure is such that the voltage value of the frequency voltage applied to the stator of the vibration wave motor is kept constant, while the voltage value of the frequency voltage applied to the stator of the motor is fixed. The rotational speed of the rotor is determined by applying a frequency voltage to two electrodes in a pulsed manner and controlling the duty of the pulse to intermittently generate progressive imaging waves.

〈実施例〉 第１図は本発明に係る振動波モーターの固定子のｔ極の
形状を示した構成図である。図中１はリング型状をした
固定子で該固定子にはその表面に分億処理された電歪素
子が配されている。<Embodiment> FIG. 1 is a configuration diagram showing the shape of the t-pole of the stator of the vibration wave motor according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a ring-shaped stator, and the stator has an electrostrictive element arranged on its surface.

又１−１．１−２Ｖｉ駆動波形？加える駆動電極であり
、互いに９０°位相の異なる駆動波形が印Ｂ口される。Also 1-1.1-2Vi drive waveform? These are the drive electrodes to be added, and drive waveforms having a phase difference of 90° from each other are stamped.

１−３は固定子の共振状態を検出する之めＱ電極であｐ
、また１−４は共通電極で電極１−１　、１−２　、１
−３の各電極に対向する電極に接続されている。尚、該
固定子自体の構成は公知であるため、その詳細な説明は
省略するが、上記電極に９０°位相の異なる駆動波形（
周波電圧）が印加されることＫて固定子の表面に進行性
の振動波を発生するものである。1-3 is the Q electrode for detecting the resonance state of the stator.
, 1-4 is a common electrode and electrodes 1-1, 1-2, 1
-3 is connected to the electrode opposite to each electrode. Since the structure of the stator itself is well known, a detailed explanation thereof will be omitted, but the above electrodes are provided with drive waveforms (
When a frequency voltage is applied, progressive vibration waves are generated on the surface of the stator.

第２図は本発明に係る振動波モーターの駆動回路の一実
施例全示す回路図である。図中１は第１図示の固定子を
示し、１−１〜１−４は第１図にて述べた各電極を示し
ている。２Ｆ′ｉ十入力端を前記検出電極１−３に接続
すると共に一入力端に基準電圧ＶＡが入力されるレベル
コバレータ−である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a vibration wave motor drive circuit according to the present invention. In the figure, 1 indicates the stator shown in the first figure, and 1-1 to 1-4 indicate each electrode described in FIG. 2F'i is a level covertator whose input terminals are connected to the detection electrode 1-3 and to which the reference voltage VA is input to one input terminal.

１２はその一方の入力端を前記コンパレーター２の出力
と接続すると共に他方の入力をインバーター１５の出力
と接続する７工イズコンパレーター粒相比較回路）であ
る。該７エイズコンパレーター１２は例えばＵＳＰ　４
２９１２７４号等にて周知でおり、その詳細な説明は省
略するが入力信号の位相差を検知して位相差が存在する
場合のみ出力を発生するものである。Reference numeral 12 denotes a 7-inch comparator grain phase comparison circuit whose one input end is connected to the output of the comparator 2 and the other input is connected to the output of the inverter 15. The 7 aids comparator 12 is, for example, USP 4
It is well known in No. 291274, etc., and although detailed explanation thereof will be omitted, it detects a phase difference between input signals and generates an output only when a phase difference exists.

該コンパレーター１２は入力端Ｒへの入力パルス（立上
り信号）が入力端Ｓへの立上ジ信号よシ先に入力された
場合には立上り信号差の期間のみ出力はＶＣＣ（／％イ
レペル信号以下　Ｈと称す。）とな夛、上記入力端Ｓへ
の立上り信号の入力にて出力はオープン状態（高インピ
ーダンス状態）となる。If the input pulse (rising signal) to the input terminal R is input earlier than the rising signal to the input terminal S, the comparator 12 outputs VCC (/% irregular signal) only during the period of the rising signal difference. (Hereinafter referred to as H), when a rising signal is input to the input terminal S, the output becomes an open state (high impedance state).

又入力端Ｓへの入力パルス（立上や信号）が入力端Ｒへ
の立上り信号より先に入力された場合には立上シ信号期
間出力はグランドレベル（ロウレベル以下りと称す）と
なる。Furthermore, if the input pulse (rising edge or signal) to the input terminal S is inputted earlier than the rising signal to the input terminal R, the output during the rising edge signal period becomes the ground level (referred to as lower than the low level).

又、出力がＲ又はＬを示す場合以外はオープン状態とな
るものである。よって、位相差がゼロの時ＫＦｉ出力は
オープン状態のまま保持される。Further, the circuit is in an open state except when the output indicates R or L. Therefore, when the phase difference is zero, the KFi output is held open.

４はローパスフィルターでコンパレーター１２の出力を
平滑化している。５はデユティ比５゜チの信号を入力電
圧に応じた周波数で出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）
でその入力はローバフイルター４の出力につながれてい
る。６＃−ｉ、位相シフターでＶＣＯ出力の％の周波数
の信号が０゜と９０°の位相関係の２系列で作られ、そ
れぞれの出力端から出力される。７は出力回路でその入
力はアンドゲート１９？介してシフター６の一方の出力
端に接続され、その出力はコイル１０を経て１−１の駆
動電極に接続されている。4 is a low-pass filter that smoothes the output of the comparator 12. 5 is a voltage controlled oscillator (VCO) that outputs a signal with a duty ratio of 5° at a frequency corresponding to the input voltage.
Its input is connected to the output of the low bar filter 4. 6#-i, a phase shifter generates two signals with a frequency of % of the VCO output in two series with a phase relationship of 0° and 90°, and outputs from the respective output terminals. 7 is an output circuit and its input is an AND gate 19? It is connected to one output end of the shifter 6 through the coil 10, and its output is connected to the drive electrode 1-1 through the coil 10.

８は出力回路でシフター６の他方の出力端とアンドゲー
ト２０と介して接続し、該出力回路８９出力端はコイル
１１に接続され、さらにコイルから１−２の駆動電極に
接続されている。8 is an output circuit connected to the other output end of the shifter 6 via the AND gate 20, and the output end of the output circuit 89 is connected to the coil 11, which is further connected to the drive electrodes 1-2.

尚上記コイル１０．１１は電極１−１．１−２　　と共
に電気的共振回路を構成している。又、上記出力回路７
，８における入力と出力間の位相関係は同位相となる様
構成されている。Incidentally, the coil 10.11 constitutes an electrical resonant circuit together with the electrode 1-1.1-2. Moreover, the above output circuit 7
, 8 are configured to have the same phase relationship between the input and output.

１６はコンパレーターでその十人力に電極１−２、又−
人力に基準電圧ｖＡが接続されている。16 is a comparator, and electrodes 1-2 and -
A reference voltage vA is connected to the human power.

１７は所定のデユーティのパルスを発生するパルス発振
器で該パルス発掘器の周期は上記シフターからの出力パ
ルスの周期に比して十分長い周期となっている。１８は
駆動モード切換えスイッチで、接点１８−１は全速（高
速）駆動モードの接点を示し、接点１８−２は低速急動
モードの接点を示し、接点１８−３は停止モードの接点
を示している。該スイッチ１８は上記アンドゲート１９
，２０の他方の入力端に接続されている。Reference numeral 17 denotes a pulse oscillator that generates pulses of a predetermined duty, and the period of this pulse excavator is sufficiently longer than the period of the output pulse from the shifter. 18 is a drive mode changeover switch, contact 18-1 indicates a full speed (high speed) drive mode contact, contact 18-2 indicates a low speed rapid movement mode contact, and contact 18-3 indicates a stop mode contact. There is. The switch 18 is the AND gate 19
, 20.

上記構成中のコンパレーター２．１６は電極波形をロジ
ックレベルの電圧に低下させるための機構を有すると共
に７エイズコンパレーター１２、ローパスフィルター４
、ｖｃｏ　５にてフエ−ズロツクドルーブ（以下ＰＬＬ
と称す。）を構成してお夛、ループ利得の大なる間ルー
プを形成し負帰還作用にて入力位相差が零になる様作動
する。The comparators 2 and 16 in the above configuration have a mechanism for reducing the electrode waveform to a logic level voltage, as well as a 7 aids comparator 12 and a low pass filter 4.
, PLL
It is called. ), which forms a loop with a large loop gain, and operates so that the input phase difference becomes zero due to the negative feedback effect.

久いで、該第２図実施例の動作について説明するＯ 切換えスイッチ１８を接点１８−５に接続した場合はア
ントゲ−）　１９．２０の一方の入力がス・イツチ１８
によＪＬなので、その出力もＬとな沃電極１−１　、１
−２　Ｋは周波電圧が印加されず、モーターは駆動され
ない。従って、この場合にはモーターは停止状態に保持
される。The operation of the embodiment shown in FIG. 2 will now be explained.
Since the output is L, the electrodes 1-1, 1
-2 K, no frequency voltage is applied and the motor is not driven. Therefore, in this case, the motor is held in a stopped state.

次Ｋ、切換えスイッチ１８を接点１８−ＩＫ接続する場
合について説明する。この場合流はアントゲ−）　１９
．２０の一方の入力はスイッチ１８を介してＨが印加さ
れるためゲート１９，２０の出力には位相シフター６Ｃ
）２つの出力端から９０゜位相の異なる出力が現われる
。従って、駆動出力回路７，８の出力も９０°位相差の
ある波形が出力される。この場合駆動出力回路７，８の
上記９０゜位相差を有する出力は方形波であるが、コイ
ル１０．１１を通した後、振動モータの固定子の駆動電
極１１．１−２に入力されると電極における駆動波形は
コイル１０．１１のインダクタンスとｔｉｌ−１、１−
４問および１−２．１−４間のキャパシタンスと抵抗で
直列共振を起こし、正弦波となｐ９０°位相差Ｏ正弦波
が各電極ｉ−１，１−２’を介して電歪素子に印加され
固定子の表面には進行性の退勤波が形成され固定子と摩
擦接触するローターが該進行性■振動波にて駆動されロ
ーターが回動する。Next, the case where the changeover switch 18 is connected to the contact 18-IK will be explained. In this case, the style is anime) 19
．． Since H is applied to one input of gate 20 via switch 18, phase shifter 6C is applied to the output of gates 19 and 20.
) Outputs with a phase difference of 90° appear from the two output terminals. Therefore, the outputs of the drive output circuits 7 and 8 also have waveforms with a 90° phase difference. In this case, the outputs of the drive output circuits 7 and 8 having a phase difference of 90° are square waves, which are input to the drive electrodes 11.1-2 of the stator of the vibration motor after passing through the coil 10.11. The driving waveform at the electrode is the inductance of the coil 10.11 and til-1, 1-
Question 4 and 1-2. Series resonance is caused by the capacitance and resistance between 1-4, and the p90° phase difference O sine wave is transmitted to the electrostrictive element via each electrode i-1, 1-2'. A progressive retreating wave is formed on the surface of the stator, and the rotor that comes into frictional contact with the stator is driven by the progressive vibration wave, causing the rotor to rotate.

上記ローター■回動がなされている状態にあっては、固
定子の振動状態が電極１−３と接続される固定子上に配
された電歪素子の出力として電極１−６にで検知され、
該検知信号がコンパレーター２にてパルスに整形サレタ
上コンハレーター１２ＯＲ入力端に入力する。−方電極
１−２へ印加される駆動波形（正弦波）もコンパレータ
ー１６にてパルスに整形された上インバーター１５にて
、そのパルスの位相ｔ−１８０９変換Ｌ、該パルスがコ
ンパレーター１２のＳ入力端に入力する。When the rotor is rotating, the vibration state of the stator is detected by the electrodes 1-6 as the output of the electrostrictive element arranged on the stator connected to the electrodes 1-3. ,
The detection signal is input to the OR input terminal of the conhalator 12 in the form of a pulse by the comparator 2. The drive waveform (sine wave) applied to the - side electrode 1-2 is also shaped into a pulse by the comparator 16.The upper inverter 15 converts the phase of the pulse to t-1809 L, and the pulse is converted into a pulse by the comparator 12. Input to the S input terminal.

一般に振動波モーターにあっては駆動電極１−１と検出
電極１−３との位置的な位相差に応じて振動波モーター
が共振状態で駆動されている際の駆動電極１−１と検出
を極１−３間の信号波形の位相差が決定され、該実施例
では電極１−１と１−５とが９０°位相差的に配されて
いるものとすると、上記１を極１−１と１−３との信号
波形が９０°異なれば共振状態で駆動されることとなる
。Generally, in a vibration wave motor, the drive electrode 1-1 and detection when the vibration wave motor is driven in a resonant state are determined according to the positional phase difference between the drive electrode 1-1 and the detection electrode 1-3. The phase difference of the signal waveform between the poles 1-3 is determined, and assuming that the electrodes 1-1 and 1-5 are arranged with a 90° phase difference in this embodiment, the above 1 is set to the pole 1-1. If the signal waveforms of and 1-3 are different by 90 degrees, they will be driven in a resonant state.

上述の如く電極１−１と１Ｌｉｉ−２の波形は９０゜異
なってお夛、かつインバーター１５の出力は電極１−２
の波形に対して１８０°シフトしている■で、上記の共
振状態においてはコンパレーター１２ＯＲとＳ入力端へ
の入力パルスの位相が−致し、又共振状態からはずれる
と、Ｓ入力端へのパルスに対してＲ入力端へのパルスの
位相が進んだ状態又は遅れた状態となシ、その位相差分
コンパレーター１２は三信号又はＬ信号を出力する。よ
って、ローパスフィルター４の出力はその出力レベルを
コンパレーター１２の出力信号に応じて増減させＶＣＡ
Ｏ周波数を増減させる。核フェーズロックドループは上
記の如く負帰還構成となっているため、電極１−１の駆
動波形に対する電極１−３の出力波形との位相差か９０
°より大となるとコンパレーター１２かう三信号が送出
されフィルター４の出力を増大させる。ｖｃｏ　ｓは入
力信号が犬となる程発邊周波数を増大させる様構成され
てお〕、フィルター４■出力が増大すると発成周波数、
即ち振動波モーターの駆動周波数が高くなる。−方、駆
動周波数と電極１−１．１−３間の信号の位相差は駆動
周波数が高くなる程その位相差が減少する特性を有して
いるので、上述■動作にて電極１−１と電極１−３の波
形が９０°位相差方向に制御され共振周波数となる機制
御される。又、逆に電極１−１と１−３間の波形の位相
差が９０°よりも少となった際ＨＦ′１ｖｃｏｓの発振
周波数が低下し同様に電極１−１と１−３間の位相差全
９０°方向に移行させ、共振周波数駆動へ移行させる。As mentioned above, the waveforms of electrodes 1-1 and 1Lii-2 are different by 90 degrees, and the output of inverter 15 is different from that of electrodes 1-2.
180° shifted from the waveform of When the phase of the pulse to the R input terminal is advanced or delayed, the phase difference comparator 12 outputs the three signals or the L signal. Therefore, the output level of the low-pass filter 4 is increased or decreased according to the output signal of the comparator 12, and the VCA
Increase or decrease O frequency. Since the nuclear phase-locked loop has a negative feedback configuration as described above, the phase difference between the drive waveform of electrode 1-1 and the output waveform of electrode 1-3 is 90%.
When it becomes greater than 0.degree., the comparator 12 sends out three signals to increase the output of the filter 4. Vcos is configured to increase the firing frequency as the input signal increases, and as the output of the filter 4 increases, the firing frequency increases,
That is, the driving frequency of the vibration wave motor increases. - On the other hand, since the phase difference between the driving frequency and the signal between the electrodes 1-1 and 1-3 has a characteristic that the higher the driving frequency, the smaller the phase difference is, the electrode 1-1 The waveforms of the electrodes 1-3 are controlled in the direction of a 90° phase difference and are controlled to have a resonant frequency. Conversely, when the phase difference between the waveforms between electrodes 1-1 and 1-3 becomes less than 90°, the oscillation frequency of HF'1vcos decreases, and the position between electrodes 1-1 and 1-3 similarly decreases. The phase difference is shifted to the full 90° direction, and the drive is shifted to resonant frequency driving.

又、スイッチ１８を接点１８−２に接続すると発振器１
７からのパルスがゲート１９．２０に伝わる。よって、
ゲート１９．２０は上記発振器１７からのパルスがＨ信
号を示している時のみシフター６Ｃ）出力を出力回路７
，８に印加する。従って、駆動信号が間欠的に電歪素子
に印加されモーターの回転速度は上記高速駆動時に比し
て低下する。尚発振器１７Ｃ＋パルスのデユーティを可
変する様構成すればモーターの回転速度が多段に切換わ
ることとなる。Also, when the switch 18 is connected to the contact 18-2, the oscillator 1
The pulse from 7 is transmitted to gate 19.20. Therefore,
The gates 19 and 20 output the shifter 6C) output only when the pulse from the oscillator 17 indicates an H signal.
, 8. Therefore, a drive signal is intermittently applied to the electrostrictive element, and the rotational speed of the motor is lower than when the motor is driven at high speed. Note that if the duty of the oscillator 17C+ pulse is configured to be variable, the rotational speed of the motor will be switched in multiple stages.

く効果〉 以上の如く本発明に係る退勤波モーターの速度制御にあ
っては、駆動信号を間欠的に電歪素子に印加することに
より速度調定を行なっているＯで、極めて簡単な構成、
にてＳ動波モーターの速度調定をなし得るものである。Effect> As described above, in the speed control of the clock-out wave motor according to the present invention, the speed is adjusted by intermittently applying a drive signal to the electrostrictive element, and the configuration is extremely simple.
The speed of the S dynamic wave motor can be adjusted using this method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は振動波モーターの固定子の電極形状を示す説明
図、第２図は本発明に係る振動波モーターの駆動回路の
一実施例を示す回路図である。 １７・・・発振器 １８・・・スイッチFIG. 1 is an explanatory diagram showing the shape of an electrode of a stator of a vibration wave motor, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a drive circuit for a vibration wave motor according to the present invention. 17... Oscillator 18... Switch

Claims (1)

【特許請求の範囲】 　固定子に第１及び第２群の電気−機械エネルギー変換
素子を配し、該各群の素子にそれぞれ位相の異なる周波
信号を印加して固定子に進行性振動波を形成し、該振動
波にて移動体を駆動する振動波モーターの駆動回路にお
いて、 前記周波信号を間欠的に各群のエネルギー変換素子に印
加する制御回路を設けたことを特徴とする振動波モータ
ーの駆動回路。[Claims] First and second groups of electro-mechanical energy conversion elements are arranged in the stator, and frequency signals having different phases are applied to the elements in each group to generate progressive vibration waves in the stator. A vibration wave motor drive circuit for driving a moving body with the vibration waves formed by the vibration wave motor, further comprising: a control circuit for intermittently applying the frequency signal to each group of energy conversion elements. drive circuit.