JP2892664B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電体を用い進行振動波を発生させ、ロー
タを駆動する超音波モータに関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor that generates a traveling vibration wave using a piezoelectric body and drives a rotor.
従来の技術 超音波モータ駆動装置として、温度等の環境の変化に
より駆動条件が変化しても、駆動電圧の周波数が常にス
テータの機械系共振周波数によって定まる周波数を追尾
し、駆動効率の低下を防止し、安定な回転状態を維持す
る機能が必要である。Conventional technology As an ultrasonic motor drive device, the drive voltage frequency always tracks the frequency determined by the mechanical resonance frequency of the stator, even if the drive conditions change due to changes in the environment such as temperature, preventing a decrease in drive efficiency. In addition, a function of maintaining a stable rotation state is required.
従来、超音波モータの駆動条件を検出するセンサー部
として第2図に示す圧電体構造が提案されている。Conventionally, a piezoelectric structure shown in FIG. 2 has been proposed as a sensor unit for detecting a driving condition of an ultrasonic motor.
すなわち、進行振動波によって生じる電圧を検出する
ため、圧電体6に駆動電圧を印加する電極3,4に隣接さ
せてセンサー電極1を設けたセンサー部を構成してい
る。That is, to detect a voltage generated by the traveling vibration wave, a sensor unit in which the sensor electrode 1 is provided adjacent to the electrodes 3 and 4 for applying a drive voltage to the piezoelectric body 6 is configured.
また、特開昭62−166787号公報に述べられているよう
に、センサー部に発生する電圧を検出電極より検出して
波形整形し、該駆動電圧との位相差を比較し、位相差に
応じた出力を発生する位相差比較器と、該出力に基づい
て駆動電圧の発振周波数を決定する可変周波数発振器と
二相電圧を作る移相器および圧電体駆動回路とで構成さ
れることが開示されている。Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-166787, a voltage generated in a sensor section is detected from a detection electrode to shape a waveform, a phase difference with the driving voltage is compared, and a response is made according to the phase difference. A phase difference comparator that generates an output, a variable frequency oscillator that determines an oscillation frequency of a driving voltage based on the output, a phase shifter that generates a two-phase voltage, and a piezoelectric driving circuit. ing.
第2図(a)は圧電体6のほぼ中央部に進行振動波
(波長λ)を検出するセンサー部1/4λ(進行振動波の1
/4波長)と進行振動波を発生する複数の駆動部分1/2λ
(進行振動波の1/2波長)をそれぞれ分極処理して設
け、センサー部を中心としてその両側に複数の駆動部分
にそれぞれ駆動電圧を印加する電極3,4を設けたもので
ある。1はセンサー部に設けられたセンサー電極であ
る。2は分極処理していない部分である。FIG. 2A shows a sensor unit 1 / 4λ (1 of the traveling vibration wave) for detecting the traveling vibration wave (wavelength λ) almost at the center of the piezoelectric body 6.
/ 4 wavelength) and multiple driving parts 1 / 2λ that generate traveling vibration waves
(Half wavelength of the traveling vibration wave) is provided by polarization processing, and electrodes 3 and 4 for applying a drive voltage to a plurality of drive portions are provided on both sides of the sensor portion. Reference numeral 1 denotes a sensor electrode provided in the sensor unit. Reference numeral 2 denotes a portion that has not been subjected to polarization processing.
第2図(b)はセンサー電極1が設けられた面と反対
の面から見たときの分極処理((+,−)で図示)され
た圧電体を示した説明図である。ほぼ中央部にセンサー
部1/4λが設けられ、その両側に分極処理された駆動部
分1/2λが複数隣接して備えられている。FIG. 2 (b) is an explanatory diagram showing a piezoelectric body subjected to a polarization treatment (illustrated by (+,-)) when viewed from the surface opposite to the surface on which the sensor electrode 1 is provided. A sensor section 1 / 4λ is provided substantially at the center, and a plurality of polarized driving sections 1 / 2λ are provided adjacent to both sides thereof.
第2図(c)は圧電体に設けられたセンサー電極1お
よび電極3,4とともに、それぞれに対向する位置に設け
られた電極を示すものであり、電極8は電極3に、電極
5はセンサー電極1に、電極7は電極4に対向してお
り、電極5,7,8はアースラインへ接続をしている。FIG. 2 (c) shows the sensor electrode 1 and the electrodes 3 and 4 provided on the piezoelectric body, as well as the electrodes provided at opposing positions. The electrode 8 is the electrode 3 and the electrode 5 is the sensor. On the electrode 1, the electrode 7 faces the electrode 4, and the electrodes 5, 7, 8 are connected to the ground line.
第2図(d)に示した11〜13は各電極間の極間容量で
ある。Reference numerals 11 to 13 shown in FIG. 2D denote capacitances between the electrodes.
発明が解決しようとする課題 上述のように圧電体に設けられた電極構成では、駆動
電圧を印加する電極3,4に隣接してセンサー部に設けた
センサー電極1を配設しているため、振動による発生電
圧以外に、電極1,3間および電極1,4間にある浮遊容量9,
10による電気的結合によって、電極3,4に印加された駆
動電圧がセンサー部に影響を及ぼし、真の進行振動波を
検出しているとはいえなかった。Problems to be Solved by the Invention In the electrode configuration provided on the piezoelectric body as described above, since the sensor electrode 1 provided on the sensor unit is disposed adjacent to the electrodes 3 and 4 for applying the drive voltage, In addition to the voltage generated by vibration, the stray capacitance 9 between electrodes 1 and 3 and between electrodes 1 and 4
Due to the electrical coupling by 10, the driving voltage applied to the electrodes 3 and 4 affected the sensor unit, and it could not be said that a true traveling vibration wave was detected.
課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために圧電体に駆動電圧
を印加することによって圧電体表面に進行振動波を発生
させ、この進行振動波によってロータを駆動し、前記圧
電体の駆動電圧が印加していない1/4λ(進行振動波の1
/4波長)部分に進行振動波を検出するセンサー部を設
け、このセンサー部の両側に圧電体に駆動電圧を印加す
る電極を設け、センサー部には略中央部にセンサー電極
を設け、このセンサー電極の両側に所定の間隔で2個の
ガード電極を配設するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention generates a traveling vibration wave on the surface of the piezoelectric body by applying a driving voltage to the piezoelectric body, drives the rotor with the traveling vibration wave, 1 / 4λ to which the body drive voltage is not applied (1 of traveling vibration wave
A sensor part for detecting the traveling vibration wave is provided in the (/ 4 wavelength) part, electrodes for applying a drive voltage to the piezoelectric body are provided on both sides of the sensor part, and a sensor electrode is provided in a substantially central part of the sensor part. Two guard electrodes are arranged on both sides of the electrode at a predetermined interval.
作用 上記超音波モータを構成する圧電体に設けられたセン
サー電極の近傍にガード電極を設け、アースライン接続
とすることによりセンサー電極と駆動電圧を印加する電
極間の電気的結合が遮蔽され、従ってセンサー電極は、
真の進行振動波を検出することができる。A guard electrode is provided in the vicinity of the sensor electrode provided on the piezoelectric body constituting the ultrasonic motor, and an electrical connection between the sensor electrode and the electrode for applying the drive voltage is shielded by connecting to a ground line. The sensor electrode is
A true traveling vibration wave can be detected.
実施例 第1図は本発明に係わる超音波モータの一実施例を示
す。圧電体6のほぼ中央部に進行振動波(波長λ)を検
出するセンサー部1/4λ(進行振動波の1/4波長)と進行
振動波を発生する複数の駆動部分1/2λ(進行振動波1/2
波長)をそれぞれ分極処理して設け、センサー部を中心
としてその両側に複数の駆動部分にそれぞれ駆動電圧を
印加する電極3,4を設け、この電極3,4が設けられた面と
反対側の面に電極3,4と対向した位置に電極7,8を設け
る。かつ、この電極7,8が設けられた面のセンサー部の
部分にも電極5を設け、電極5,7,8をアースラインに接
続する。Embodiment FIG. 1 shows an embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention. A sensor 1 / 4λ (1/4 wavelength of the traveling vibration wave) for detecting the traveling vibration wave (wavelength λ) and a plurality of driving portions 1 / 2λ (the traveling vibration Wave 1/2
The electrodes 3 and 4 for applying a drive voltage to a plurality of drive portions are provided on both sides of the sensor portion around the sensor portion. Electrodes 7 and 8 are provided at positions facing electrodes 3 and 4 on the surface. The electrode 5 is also provided on the surface of the sensor portion on which the electrodes 7, 8 are provided, and the electrodes 5, 7, 8 are connected to the ground line.
1/4λのセンサー部には中央にセンサー電極1を設
け、その両側に所定の間隔でガード電極23,24を設け、
このガード電極をアースラインに接続する。In the 1 / 4λ sensor section, a sensor electrode 1 is provided at the center, and guard electrodes 23 and 24 are provided at predetermined intervals on both sides thereof.
This guard electrode is connected to an earth line.
次に、センサー部の等価回路を説明する。上記の構成
にすると、電極1,3間には14,15の浮遊容量、電極1,4間
には16,17の浮遊容量が発生する。また、18,19,20,21,2
2はそれぞれ、電極3,4、ガード電極23,24、センサー電
極1の極間容量である。Next, an equivalent circuit of the sensor unit will be described. With the above configuration, 14, 15 stray capacitances are generated between the electrodes 1, 3, and 16, 17 stray capacitances are generated between the electrodes 1, 4. Also, 18,19,20,21,2
Reference numeral 2 denotes the interelectrode capacitance of the electrodes 3 and 4, the guard electrodes 23 and 24, and the sensor electrode 1, respectively.
以下、本発明のガード電極23,24の動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the guard electrodes 23 and 24 of the present invention will be described.
上記ガード電極の構成をし、アースラインに接続する
と電極1から電極3に至る浮遊容量が14と15の直列回路
となり、見掛け上の総浮遊容量は低下する。また、ガー
ド電極23でアースラインに接続することにより、電極1
と電極3間の電気的結合が遮蔽される。また、電極1と
電極4間でも、同様のことがいえる。When the guard electrode is configured and connected to the ground line, the stray capacitance from the electrode 1 to the electrode 3 becomes a series circuit of 14 and 15, and the apparent total stray capacitance decreases. Also, by connecting the guard electrode 23 to the earth line, the electrode 1
The electrical coupling between the electrode and the electrode 3 is shielded. The same can be said between the electrode 1 and the electrode 4.
以上センサー電極1が電気的に遮蔽されると、駆動電
圧が印加される電極3,4の影響が遮蔽される。When the sensor electrode 1 is electrically shielded as described above, the influence of the electrodes 3 and 4 to which the drive voltage is applied is shielded.
発明の効果 以上のように本発明は、超音波モータを構成する圧電
体に設けられた1/4λのセンサー部の略中心部にセンサ
ー電極を設け、このセンサー電極の両側に所定の間隔で
ガード電極を設け、アースライン接続をすることによ
り、センサー電極と駆動電圧を印加する電極間の電気的
結合が遮蔽され、真の進行振動波の振動成分を検出する
ことができる。As described above, according to the present invention, a sensor electrode is provided at a substantially central portion of a 1 / 4λ sensor portion provided on a piezoelectric body constituting an ultrasonic motor, and guard electrodes are provided at predetermined intervals on both sides of the sensor electrode. By providing the electrodes and connecting to the ground line, the electrical coupling between the sensor electrode and the electrode to which the drive voltage is applied is shielded, and the vibration component of the true traveling vibration wave can be detected.
その結果、機械系共振周波数を常に追尾し、環境の変
化に対応して安定した回転状態を維持する超音波モータ
が提供できた。As a result, it was possible to provide an ultrasonic motor that constantly tracks the mechanical resonance frequency and maintains a stable rotation state in response to environmental changes.
第1図は本発明の一実施例にもとづく超音波モータの圧
電体の電極部の構成図、および等価回路図、第2図は従
来例の圧電体の電極パターン図,電極部の構成図および
等価回路図である。 1……センサー電極、3,4……駆動電圧印加用電極、23,
24……ガード電極。FIG. 1 is a configuration diagram of an electrode portion of a piezoelectric body of an ultrasonic motor according to one embodiment of the present invention, and an equivalent circuit diagram. FIG. It is an equivalent circuit diagram. 1 ... sensor electrode, 3,4 ... drive voltage application electrode, 23,
24 …… Guard electrode.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−12881(JP,A) 特開 昭61−224879(JP,A) 特開 昭62−107686(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-64-12881 (JP, A) JP-A-61-224879 (JP, A) JP-A-62-107686 (JP, A)
Claims (1)
前記圧電体表面に進行振動波を発生させ、前記進行振動
波によってロータを駆動し、前記圧電体の駆動電圧が印
加していない部分に前記進行振動波を検出するセンサー
部を設けた超音波モータにおいて、前記圧電体の駆動電
圧を印加していない1/4λ(進行振動波の1/4波長)部分
に前記センサー部を設け、前記センサー部の両側に圧電
体に駆動電圧を印加する電極3,4を設け、前記センサー
部には略中央部にセンサー電極1を設け、このセンサー
電極1の両側に所定の間隔で2個のガード電極23,24を
配設した超音波モータ。1. A driving voltage is applied to a piezoelectric body to generate a traveling vibration wave on the surface of the piezoelectric body, and a rotor is driven by the traveling vibration wave to a portion where the driving voltage of the piezoelectric body is not applied. In an ultrasonic motor provided with a sensor unit for detecting the traveling vibration wave, the sensor unit is provided in a 1 / 4λ (1/4 wavelength of the traveling vibration wave) portion to which the driving voltage of the piezoelectric body is not applied, Electrodes 3 and 4 for applying a drive voltage to the piezoelectric body are provided on both sides of the sensor unit, and a sensor electrode 1 is provided in the sensor unit at a substantially central portion. Two guards are provided on both sides of the sensor electrode 1 at predetermined intervals. An ultrasonic motor provided with electrodes 23 and 24.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63326618A JP2892664B2 (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Ultrasonic motor |
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JP63326618A JP2892664B2 (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Ultrasonic motor |
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JPH02174571A JPH02174571A (en) | 1990-07-05 |
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JP2589698B2 (en) * | 1987-07-03 | 1997-03-12 | キヤノン株式会社 | Vibration type actuator device |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP63326618A patent/JP2892664B2/en not_active Expired - Fee Related
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