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技術 振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する電気機器

出願人 キヤノン株式会社
発明者 熱田暁生西川史一
出願日 1993年12月1日 (27年2ヶ月経過) 出願番号 1993-301688
公開日 1995年6月23日 (25年8ヶ月経過) 公開番号 1995-163160
状態 未査定
技術分野 超音波モータ、圧電モータ、静電モータ
主要キーワード 機械運動 回転出力部材 移動電極 圧電モータ 昇圧コイル 位相差検出器 駆動回路ブロック 振動検出電極
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年6月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

目的

電源電圧駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置において、電源電圧が低下したとしても駆動電圧に影響を与えず、駆動が安定している振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する電気機器を提供する。

構成

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置において、駆動電圧を電源電圧よりも低く設定する、もしくは電源電圧の値に応じて駆動電圧を制御する駆動電圧形成装置を有する。

概要

背景

最近、振動波駆動装置一種である超音波モータもしくは圧電モータと称される振動波モータが開発され、本出願人等によって実用化されている。この種の振動波モータは、既によく知られているように、圧電素子もしくは電歪素子などの電気機械エネルギー変換素子交番電圧印加することにより該素子に高周波振動を発生させ、その振動エネルギーを連続的な機械運動として取り出すように構成された非電磁駆動式のモータである。この動作原理はすでに多くの特許で説明されているのでここでは省略する。

図7は前述のような超音波モータの駆動回路を示したものである。

図7においてAおよびBは圧電素子もしくは電歪素子に交番電圧を印加するための駆動電極、2は所定の周波数発振する発振器、3は90゜移相器、IA,IBはインバータ、4,5は、発振器2および移相器3からの周波数を交番電圧に変換するスイッチング回路、6,7はスイッチング回路4,5で変換された交番電圧を増幅する昇圧コイルである。8は駆動電極Aと振動検出電極Sの信号位相差を検出する位相差検出器である。

すなわち、スイッチング回路4,5に入力される電源電圧が変化すれば超音波モータの駆動電圧は変化する。

10は制御用マイコンであり、これにより駆動周波数の設定が行なわれ、その周波数で超音波モータが駆動される。

概要

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置において、電源電圧が低下したとしても駆動電圧に影響を与えず、駆動が安定している振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する電気機器を提供する。

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置において、駆動電圧を電源電圧よりも低く設定する、もしくは電源電圧の値に応じて駆動電圧を制御する駆動電圧形成装置を有する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

電源電圧駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置であって、前記駆動電圧を前記電源電圧よりも低く設定した駆動電圧形成回路を有することを特徴とする振動波駆動装置。

請求項2

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置であって、前記電源電圧の値に応じて前記駆動電圧を制御する駆動電圧形成回路を有することを特徴とする振動波駆動装置。

請求項3

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置であって、前記電源電圧の特定の変動に応じて前記駆動電圧を変化させる駆動電圧形成回路を有することを特徴とする振動波駆動装置。

請求項4

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動するものであって、前記駆動電圧を前記電源電圧よりも低く設定した駆動電圧形成回路を有する振動波駆動装置と、該振動波駆動装置によって駆動される被駆動部材を有する電気機器

請求項5

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動するものであって、前記電源電圧の値に応じて前記駆動電圧を制御する駆動電圧形成回路を有する振動波駆動装置と、該振動波駆動装置によって駆動される被駆動部材を有する電気機器。

請求項6

電源電圧を駆動電圧に変換して駆動するものであって、前記電源電圧の特定の変動に応じて前記駆動電圧を変化させる駆動電圧形成回路を有する振動波駆動装置と、該振動波駆動装置によって駆動される被駆動部材を有する電気機器。

技術分野

0001

本発明は、振動波駆動装置および振動波駆動装置によって駆動される電気機器に関するものである。

背景技術

0002

最近、振動波駆動装置の一種である超音波モータもしくは圧電モータと称される振動波モータが開発され、本出願人等によって実用化されている。この種の振動波モータは、既によく知られているように、圧電素子もしくは電歪素子などの電気機械エネルギー変換素子交番電圧印加することにより該素子に高周波振動を発生させ、その振動エネルギーを連続的な機械運動として取り出すように構成された非電磁駆動式のモータである。この動作原理はすでに多くの特許で説明されているのでここでは省略する。

0003

図7は前述のような超音波モータの駆動回路を示したものである。

0004

図7においてAおよびBは圧電素子もしくは電歪素子に交番電圧を印加するための駆動電極、2は所定の周波数発振する発振器、3は90゜移相器、IA,IBはインバータ、4,5は、発振器2および移相器3からの周波数を交番電圧に変換するスイッチング回路、6,7はスイッチング回路4,5で変換された交番電圧を増幅する昇圧コイルである。8は駆動電極Aと振動検出電極Sの信号位相差を検出する位相差検出器である。

0005

すなわち、スイッチング回路4,5に入力される電源電圧が変化すれば超音波モータの駆動電圧は変化する。

0006

10は制御用マイコンであり、これにより駆動周波数の設定が行なわれ、その周波数で超音波モータが駆動される。

発明が解決しようとする課題

0007

このような超音波モータをカメラビデオなどに用いたときの電源電池などの直流電源が使用される場合が多い。通常は電源電圧によって直接駆動するので電池などが消耗すると電源電圧が低下し、超音波モータの駆動電圧も低下してしまう。また、絞り用モータ,シャッターなどが同時に作動した場合などには、電源電圧が急激に変動し、超音波モータの駆動電圧も急激に変動してしまう。

0008

すなわち、電源電圧の変化に応じて超音波モータの駆動電圧が変化し、超音波モータの駆動性能に直接影響を与えていた。

課題を解決するための手段

0009

本発明によれば電源電圧を駆動電圧に変換して駆動される振動波駆動装置において、前記駆動電圧を前記電源電圧よりも低く設定した駆動電圧形成回路を有することによって電源電圧が低下したとしても一定の駆動電圧を供給できる。

0010

また、前記電源電圧の値に応じて前記駆動電圧を制御する駆動電圧形成回路を有することによって、安定した駆動電圧を供給できる。

0011

さらに、前記電源電圧の特定の変動に応じて前記駆動電圧を変化させる駆動電圧形成回路を有することによって、振動波駆動装置の良好な駆動性能を得ることができる。

0012

図1は本発明第1の実施例を説明する振動波駆動装置である超音波モータの駆動回路ブロック図である。

0013

図1において、1は駆動電圧形成回路、11は電源である。なお、従来例と同様の部分は同符号を付け、説明を省略する。本実施例ではスイッチング回路4,5に入力される電圧コントロールする駆動電圧形成回路1が設けられている。この回路により駆動される超音波モータはスイッチング回路4,5から出力される電圧がVMの駆動電圧の時に、所望の超音波モータ駆動性能が得られるように設定されている。駆動電圧形成回路1では、マイコン10の制御により、電源電圧V0が駆動電圧VMになるよう制御される。このときスイッチング回路4,5は、駆動電圧VMを交番電圧に変換し、その交番電圧は昇圧コイル6,7で増幅してから、移動電極A,Bに通電され、超音波モータは所望のモータ駆動性能で回転する。

0014

図2に駆動電圧形成回路1の第1の実施例としての回路例を記載した超音波モータ駆動回路ブロック図を示す。

0015

図2の回路では、電源11と、スイッチング回路4,5間に抵抗素子R1、ツェナーダイオードZD1及びトランジスタTr1を設けている。ここで、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧VZを、駆動電圧VMにトランジスタTr1のベースエミッタ間電圧VBEを加えた値に設定すると、V0−VZの電圧は抵抗素子R1で消費される。よって、電源電圧V0が変動してもモータ自身にはVZ以上であればVMの電圧が印加され、所望のモータ駆動性能で駆動させることができる。

0016

図3に本発明第2の実施例の超音波モータ駆動回路のブロック図を示す。

0017

本実施例では第1の実施例の回路にオペアンプOP1が付け加えられている。オペアンプOP1の非反転入力端子にはツェナーダイオードZD1のツェナー電圧VZが印加される。反転入力端子には、トランジスタTr1のエミッタが接続されている。出力端子はトランジスタTr1のベースに接続されている。本実施例のように構成することで、トランジスタTr1のエミッタ電圧VMはツェナーダイオードZD1のツェナー電圧VZに等しくなるため、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧VZを駆動電圧VMに設定するとV0−VMの電圧は抵抗素子R1で消費される。本実施例ではツェナーダイオードZD1のツェナー電圧VZを設定する際にトランジスタTr1のベース・エミッタ間電圧VBEを考慮する必要がないので、第1の実施例よりもさらに精度良くVMを出力することができるために電源電圧V0が変動してもモータ自身にはVMの電圧が印加され、所望のモータ駆動性能で駆動させることができる。

0018

図4に本発明第3の実施例の超音波モータ駆動回路のブロック図を示す。12,13はフィードバック回路で、R2A,R2Bは抵抗である。

0019

本実施例ではスイッチング回路4,5に入力される電源電圧V0であるが、フィードバック回路12及び13で、スイッチング回路4,5の出力電圧がVMになるよう制御している。VCNTは出力電圧をコントロールする電圧で、この電圧を変えることでスイッチング回路4,5の出力電圧が変化するので、スイッチング回路4,5の出力電圧がVMになるようにVCNTを設定することにより電源電圧が変動しても超音波モータを所望のモータ駆動性能で駆動させることができる。

0020

図5に本発明第4の実施例の超音波モータ駆動回路のブロック図を示す。

0021

本実施例でも第2の実施例と同様にスイッチング回路4,5に入力する電源電圧はV0である。本実施例では電源とスイッチング回路4,5の出力部との間にツェナーダイオードZD2,ZD3が設けてあり、またスイッチング素子としてのトランジスタとGNDの間に抵抗素子R3A,R3Bが設けてある。ここで、ツェナーダイオードZD2,ZD3のツェナー電圧を駆動電圧VMに設定するとV0−VMの電圧は抵抗素子R3A,R3Bで消費され、モータ自身には電源電圧V0が変動しても 駆動電圧VMが印加され、所望のモータ駆動性能で駆動させることができる。

0022

図6(a),(b),(c)は駆動回路の電源電圧V0と駆動電圧VMとの関係を説明する図である。電源電圧V0は電源にかかる負荷環境温度などによって変動しながら消費によって低下していく。

0023

図6(a)は駆動回路の電源電圧V0がモータに印加する駆動電圧VMより常に大きくなるようモータに印加する電圧VMを低めに設定した場合である。この場合、電源電圧V0がどのように変動してもモータには同じ電圧VMが印加されるので、常に同じモータ性能が得られる。

0024

図6(b)はモータに印加する電圧VMを図6(a)の場合よりも高く設定し、モータの駆動性能をより重視した場合である。この場合において、駆動回路の電源電圧V0 がモータに印加する電圧VMより低くなる(特定の変動)際には、モータに印加する駆動電圧VMは駆動電圧形成回路によって駆動回路の電源電圧V0と同じ値となる。すなわちモータに印加する駆動電圧VMは変動する。

0025

図6(c)は第4の実施例のようなフローティングになっているときの駆動回路の電源電圧V0とモータに印加する電圧VMの関係である。この場合でも印加電圧に変動するオフセット成分が乗るもののスイッチング電圧はVMである。超音波モータの場合、共振を用いているために駆動周波数成分のみで性能が決まるので、他の周波数成分すなわちオフセット成分があっても、それに関係なく常に同じモータ駆動性能が得られる。

0026

図8図1に記載される超音波モータの構成およびこの超音波モータを駆動源とする電気機器を説明する図で、25は超音波モータ、A,Bは図1に記載される駆動電極、Sは位相検出器、20は駆動電極A,Bの駆動によって振動する振動体、21は振動体20の振動によって回転するロータ、22は外周部に歯車部が形成された回転出力部材で、23は2枚の歯車を有する動力伝達手段、24は動力伝達手段23によって超音波モータの動力が伝達される例えばレンズ鏡筒などの被駆動部材である。

発明の効果

0027

以上説明したように、電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置であって、駆動電圧を電源電圧よりも低く設定した駆動電圧形成回路を有することによって電源電圧の低下などの電圧変動が生じたとしても駆動電圧は常に一定であるために振動波駆動装置の駆動をより安定させることができ、消費電力を小さくすることが可能である。

0028

また、電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置であって、電源電圧の値に応じて駆動電圧を制御する駆動電圧形成回路を有することことによって電源電圧が変動したとしても駆動電圧を安定供給できる。

0029

さらに、電源電圧を駆動電圧に変換して駆動する振動波駆動装置であって、前記電源電圧の特定の変動に応じて前記駆動電圧を変化させる駆動電圧形成回路を有することによって、駆動性能の向上と駆動電圧の安定供給の両面を考慮した振動波駆動装置を提供することができる。

0030

また、このような振動波駆動装置を有する電気機器は、上述のように振動波駆動装置の駆動が安定し、駆動性能が向上することから、高精度化高出力化省電力化が可能となる。

図面の簡単な説明

0031

図1本発明第1の実施例を説明するブロック図。
図2本発明第1の実施例の駆動回路のブロック図。
図3本発明第2の実施例の駆動回路のブロック図。
図4本発明第3の実施例の駆動回路のブロック図。
図5本発明第4の実施例の駆動回路のブロック図。
図6電源電圧V0 とモータに印加する電圧VM との関係を表すグラフの図。
図7従来の超音波モータの駆動回路のブロック図。
図8本発明実施例の超音波モータおよび超音波モータを有する電気機器を表す図。

--

0032

電圧制御
2発振器
3移相器
4,5スイッチング回路
6,7昇圧コイル
8位相差検出器
10制御用マイコン
11電源
12,13フィードバック回路
25超音波モータ(振動波駆動装置)
A,B駆動用電極
IA,IBインバータ
ZD1,ZD2,ZD3ツェナーダイオード
OP1 オペアンプ

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