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JP2952807B2 - 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 - Google Patents

超音波モータおよび超音波モータ付電子機器

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Publication number
JP2952807B2
JP2952807B2 JP7047669A JP4766995A JP2952807B2 JP 2952807 B2 JP2952807 B2 JP 2952807B2 JP 7047669 A JP7047669 A JP 7047669A JP 4766995 A JP4766995 A JP 4766995A JP 2952807 B2 JP2952807 B2 JP 2952807B2
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JP
Japan
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ultrasonic motor
vibrating body
piezoelectric element
electrode
electrodes
Prior art date
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JP7047669A
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賢二 鈴木
政雄 春日
鈴木　　誠
朗弘 飯野
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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    • 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
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • 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
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
    • 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
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/166—Motors with disc stator

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電素子が接合され
た振動体に発生する振動波により、移動体を摩擦駆動す
る超音波モータおよび超音波モータを用いた電子機器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、振動体に接合した圧電素子に所
定の高周波電圧を印加して振動体に発生する進行波によ
り、振動体に所定の圧力で接触する移動体を駆動する超
音波モータが知られていた。
【０００３】例えば、特開昭５８−１４８６８２号公報
にこのような従来の構造が開示されている。また、図１
５に、従来のアナログ式電子時計の縦断面図を示す。ス
テータ５３が地板４０の上面に配置され、このステータ
５３の上面に磁心５２が接してねじ止めされている。磁
心５２にはコイルワイヤ５１ａが巻線され、図示しない
駆動回路に配線されている。
【０００４】ステータ５３のロータ穴５３ａに、ロータ
５４が回転可能に組み込まれ、ロータ５４の回転は５番
車５５、４番車４４、３番車４３、分車４２、図示しな
い日の裏車、そして筒車４５に伝達される。コイルワイ
ヤ５１ａに所定の電圧を一定周期で印加すれば、ステー
タ５３の磁力でロータ５４が回転し、筒車４５に取り付
けられた時針３２で時を、分車４２に取り付けられた分
針３３で分を、４番車４４に取り付けられた秒針３４で
秒を表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の進行波
型超音波モータの場合には、移動体を回転運動させるた
めに圧電素子に位相の異なる２つの高周波電圧を印加し
て振動体に進行波の振動を発生させる必要があり，その
ため２つの駆動回路が必要となる。さらには、環境温度
や駆動電圧の変化に対して振動体の振動特性が変化する
ために、常に印加電圧、位相などの駆動パラメータを環
境の変化に追随させながら駆動を行うような複雑な駆動
回路が必要とされていた。
【０００６】また、位相の異なる２つの高周波電圧を印
加して駆動を行う進行波型超音波モータは、２つの高周
波電圧の位相を変化させることで回転方向の切り換えを
行うため正逆回転の切り換えが面倒であり、駆動回路も
複雑になる。このように超音波モータは構造が簡易であ
るにもかかわらず、駆動回路が非常に複雑になるという
問題があり電子機器等への応用が難しいという課題を有
していた。
【０００７】そこで本発明は、簡便な駆動方式で正逆転
制御が可能であり、かつ高い環境信頼性を有する超音波
モータを得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は超音波モータにおいて、移動体を振動体
に加圧接触するように配置された加圧手段と、表面上に
複数の電極からなる少なくとも２組の電極群が形成され
ている圧電素子と、圧電素子に形成された少なくとも２
組の電極群の各々に対して出力端子が接続され、各々の
電極群を独立に励振駆動する少なくとも２つの電力増幅
器を有する発振駆動回路と、移動体の回転方向を設定す
るための正逆転信号を発生する正逆転信号発生手段と、
正逆転信号発生手段からの出力信号にもとづき、発振駆
動回路の少なくとも２つの電力増幅器の少なくとも１つ
を選択するための切換回路とからなる構成とし、簡便な
駆動方式で正逆転制御が可能であり、かつ高い環境信頼
性を有する超音波モータを実現した。
【０００９】
【作用】上記のように構成された超音波モータのブロッ
ク図を図１に示す。図１において、圧電素子（１０２）
の表面上には複数の電極からなる少なくとも２組の電極
群（１０３ａ、１０３ｂ）が形成されている。発振駆動
回路（４０５）は少なくとも２つの電力増幅器（５０１
ａ、５０１ｂ）を有しており、少なくとも２つの電力増
幅器（５０１ａ、５０１ｂ）の出力端子は圧電素子（１
０２）の表面上に形成された２組の電極群（１０３ａ、
１０３ｂ）にそれぞれ接続され、各々の電極群を独立に
励振駆動する。正逆転信号発生手段（１１０）は、移動
体の回転方向を設定するための正逆転信号を切換回路
（１０６）に出力する。切換回路（１０６）の出力端子
は、発振駆動回路（４０５）の少なくとも２つの電力増
幅器（５０１ａ、５０１ｂ）に接続されており、正逆転
信号発生手段（１１０）の出力信号にもとづき少なくと
も２つの電力増幅器（５０１ａ、５０１ｂ）の少なくと
も１つを選択する。ここで、切換回路（１０６）からの
出力信号により作動させる電力増幅器を変えると移動体
の回転方向は逆転する。
【００１０】また、移動体（１０８）は加圧手段（１０
９）により所定の圧力で振動体（１０１）に接触するよ
うに配置されている。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （１）第１実施例 図２は、本発明の超音波モータの第１実施例の具体的な
回路構成を示したものである。
【００１２】振動体１０１には、一方の平面には複数の
電極からなる２組の電極群１０３ａ、１０３ｂが形成さ
れている圧電素子１０２が接着等の手段で接合されてい
る。発振駆動回路４０５は圧電素子１０２が接合されて
いる振動体１０１を用いて構成されている。インバータ
５０２は、圧電素子１０２の２組の電極群１０３ａ、１
０３ｂが形成された一方の表面とは反対の面に形成され
た電極１０３ｃもしくは振動体１０１より励振情報であ
る電気的信号を入力し反転増幅するための反転電力増幅
器の役割を果たす。すなわちこの場合、圧電素子１０２
が接合された振動体１０１は発振回路の機械的共振子と
して作用し 、 発振駆動回路４０５は、圧電素子１０２が
接合された振動体１０１の共振特性にあわせて発振する
自励発振回路として機能する。抵抗５０３は、インバー
タ５０２に並列接続されインバータ５０２の動作点を安
定化する。
【００１３】インバータ５０２の出力端子は抵抗５０４
を介して２組のバッファ５０１ａ、５０１ｂの入力端子
に接続されている。２つのバッファ５０１ａ、５０１ｂ
の出力端子は各々は、圧電素子１０２の一方の平面に形
成された２組の電極群１０３ａ、１０３ｂにそれぞれ接
続される。また、２つのコンデンサ５０５および５０６
は、それぞれ一端がインバータ５０２の入力端子ならび
に抵抗５０４を介した出力端子に接続され、他端は接地
されており発振駆動回路４０５内の位相調整を行う。
【００１４】圧電素子１０２に形成された２つの電極群
１０３ａ、１０３ｂの直前に２つのバッファ５０１ａお
よび５０１ｂをそれぞれ配置することは、インバータ５
０２の入力端子と出力端子に位相調整ならびに直流遮断
などの目的でコンデンサ５０５、５０６が接続されるこ
とに加えて圧電素子１０２が基本的には容量性負荷であ
ることから、超音波モータから高出力を得るために非常
に有効となる。
【００１５】ここで、インバータ５０２および２つのバ
ッファ５０１ａ、５０１ｂはそれぞれ入力端子と出力端
子に加えて制御端子を有し、制御端子に入力される信号
次第で出力端子を高インピーダンスの状態にできるトラ
イ・ステート構成のインバータおよびバッファである。
【００１６】正逆転信号発生手段１１０は、超音波モー
タの回転方向を設定するための正逆転信号を切換回路１
０６に出力する。切換回路１０６の出力端子は、発振駆
動回路４０５の２つのトライ・ステート・バッファ５０
１ａ、５０１ｂおよびトライ・ステート・インバータ５
０２の制御端子にそれぞれ接続されており、正逆転信号
発生手段１１０の出力信号にもとづき２つのトライ・ス
テート・バッファ５０１ａ、５０１ｂの一方を通常のバ
ッファとして機能させ、他方のバッファの出力端子を高
インピーダンス状態としてディセーブルにする。
【００１７】振動体１０１は、切換回路１０６の出力信
号によって選択された通常のバッファとして機能するト
ライ・ステート・バッファで駆動される。振動体１０１
は、切換回路によって通常のバッファとしての機能を許
されたトライ・ステート・バッファのみで駆動され、切
換回路１０６により通常のバッファとしての機能を許さ
れたトライ・ステート・バッファが交換されると、超音
波モータの回転方向が逆転する。
【００１８】圧電素子１０２に形成された２組の電極群
１０３ａ、１０３ｂの使い分けによって回転方向を切り
換えるタイプの超音波モータにおいては、図３に示すよ
うに、発振駆動回路４０５を２組ある電極群１０３ａ、
１０３ｂ電極群のどちらを組み入れて用いるかを切り換
えるために、アナログ・スイッチなどのスイッチ２２４
を使用することも考えられるが、スイッチには少なから
ず抵抗成分を有するため容量性負荷である振動体に対し
ては、位相ずれによる発振駆動周波数や電圧レベル等の
変化をもたらしモータ出力の損失を増大させる。
【００１９】前述のように２つのトライ・ステート・イ
ンバータ１０３ａ、１０３ｂを２組の電極群１０３ａ、
１０３ｂに独立に配置した構成は、図３に示したよう
な、アナログ・スイッチで電極群を切り換える方式に比
べて、スイッチの抵抗成分によって生じる種々の不具合
を解消できる効果があり、超音波モータの出力の向上に
寄与する。
【００２０】また、本実施例においては、正逆転信号発
生手段１１０からの出力にもとづいて出力される切換回
路１０６からの出力信号により、トライ・ステート・イ
ンバータも出力端子を高インピーダンス状態にでき、ト
ライ・ステート・インバータがディセーブルになるとき
は２つのトライ・ステート・バッファ５０１ａ、５０１
ｂの双方ともがディセーブルになり、超音波モータを停
止させることができるように構成されている。
【００２１】上記のように、容易にかつ確実に正転、逆
転の切り換えが可能となることにより、例えば、 位置決
めシステムに利用する場合などには駆動回路を含めた制
御システムがより間単になるといった効果がある。ま
た、サイズ的に制約の多い電子機器、特に腕時計の駆動
源として用いる場合には、１つのモータで間単に正逆転
動作が得られることによりサイズ的にもコスト的にも非
常に有利になるという効果がある。
【００２２】（２）第２実施例 図４および図５は、本発明の超音波モータの第２実施例
の振動体の平面図および縦断面図であり、発振駆動回路
の構成としては第１実施例の図１に示されるものを用い
ている。
【００２３】円板形状の振動体１０１の平面に円板形状
の圧電素子１０２が接着、または薄膜形成手段等により
接合してある。本実施例の超音波モータは、振動体１０
１に周方向に２波長の定在波を励振して移動体１０１を
駆動する。圧電素子１０２は一方の平面に周方向に波数
に対して４倍の８分割した電極を１つおきに第１の電極
群１０３ａおよび第２の電極群１０３ｂを形成し、図に
示されるように分極処理（＋）および（−）が施してあ
る。第１の電極群１０３ａは電極ａ１、ａ２、ａ３、ａ
４から構成され、各電極は第１の結線手段１０４ａで短
絡してある。第２の電極群１０３ｂは電極ｂ１、ｂ２、
ｂ３、ｂ４から構成され、各電極は第２の結線手段１０
４ｂで短絡してある。ここで、図中の（＋）、（−）は
分極処理の方向を表しており、圧電素子１０２の振動体
１０１との接合面側に対して正の電界、負の電界を印加
して分極処理したものである。
【００２４】なお、圧電素子は上に記したように円板形
状のものにほぼ等間隔で分割した電極を形成したものの
代わりに、複数の扇形圧電素子を振動体の平面に円板状
に貼り並べてもよい。振動体１０１の表面上の、各電極
の境界付近の１つおきの位置に動力を伝達するための突
起１０７を設けてある。
【００２５】ここで、発振駆動回路４０５が発生する高
周波電圧を２つの電極群１０３ａ、１０３ｂのどちらか
一方の電極群に印加することで振動体１０１を駆動す
る。超音波モータの回転方向は、振動体１０１がどちら
の電極群で駆動されるかにより切り換えられる。
【００２６】また、図６は本発明の超音波モータの第２
実施例の縦断面図である。固定台２０１には中心軸２０
２が固定されている。圧電素子１０２が接着されている
振動体１０１は中心軸２０２によって固定台２０１と一
体となるように中心部近傍で固定支持されている。移動
体１０８は、中心軸２０２により回転案内されており、
図示していない外部に一端を固定支持された加圧ばね１
０９により振動体１０１に突起１０７を介して所定の圧
力で接触する。
【００２７】（３）第３実施例 図７および図８は、本発明の超音波モータの第３実施例
の振動体の平面図および縦断面図であり、第２実施例で
用いている振動体との相違点のみを以下に説明する。
【００２８】圧電素子１０２の一方の表面に形成する２
組の電極群１０３ａ、１０３ｂの構成は第２実施例と同
じものが適用可能である。振動体１０１の表面上には、
各電極の境界付近の１つおきの位置に動力を伝達するた
めのものであって第２実施例のものと同じ形状の突起１
０７を設けてあり、突起１０７が設けられている位置以
外の各電極の境界付近の位置には突起１０７と同形状で
丈の短い突起１００が設けてある。
【００２９】移動体１０８に動力を伝達するための突起
は、突起１０７であるが、突起１０７と同形形状で丈の
短い突起１００は移動体１０８には動力を伝達せず、振
動体１０１の表面上に設けられた複数の突起が結果とし
てバランス良く配置されるように設けられたもので、丈
の短い突起１００は振動状態の調整に寄与する。
【００３０】また、本実施例においては、移動体１０８
には動力を伝達せず振動体１０１の振動状態の調整のた
めに設けられる丈の短い突起１００を、各突起１０７間
の電極の境界付近に配置しているが、突起１０７の各間
に丈の短い突起を３本、５本といったように奇数本設け
てもよいし、あるいは、突起１０７の各間に周方向に幅
の広い円弧状の突起を設けてもよい。
【００３１】（４）第４実施例 図９および図１０は、本発明の超音波モータの第４実施
例の振動体に接合される圧電素子の表面および裏面に形
成される具体的な電極構成である。本実施例の超音波モ
ータは、振動体１０１に周方向に３波長の定在波を励振
して駆動するため、圧電素子１０２の一方の平面には周
方向にわたり波数の４倍である１２等分した電極が形成
されており、振動体１０１の圧電素子１０２が接合され
た面と反対側の表面上の圧電素子１０２の電極境界線の
１つおきの位置付近に移動体１０８へ動力を伝達するた
めの突起１０７が設けてある。すなわち、突起は６本で
ある。
【００３２】１２等分に分割された電極により２組の電
極群１０３ａ、１０３ｂを構成するには、電極の１つお
きに結線する必要がある。しかし、そのためには１２分
割された全ての電極に対して半田付けや溶接が必要とな
り、リード線による結線により振動漏れや損失の増大に
もつながり、製造上の不具合をきたすことにもなる。
【００３３】そこで、圧電素子１０２の一方の表面に１
２分割の電極、他方の表面に全面の電極１０３ｃを蒸
着、スパッタリング、印刷等の薄膜形成手段で形成した
のち図９のような分極処理を施し、その後に１２分割さ
れている電極の１つおきに再度同様な薄膜手段により結
線することで、第１の電極群１０３ａおよび第２の電極
群１０３ｂを形成している。このように２組の電極群１
０３ａ、１０３ｂを構成することにより、波数に関係な
く駆動信号の印加に必要なリード線は常に２本で済むこ
とになる。
【００３４】また、このような薄膜手段により２つの電
極群を形成した圧電素子は、先の実施例の超音波モータ
にも適用可能である。 （５）第５実施例 図１１は、本発明の超音波モータの第５実施例のブロッ
ク図を示したものである。
【００３５】振動体１０１、圧電素子１０２、および振
動体１０１の支持構造については第２実施例の図６に示
したものを用いている。発振駆動回路４０５は、振動体
１０１から得られる振動体の励振情報を電力増幅ならび
に位相調整を行い、第１の結線１０４ａで短絡された第
１の電極群１０３ａもしくは第２の結線１０４ｂで短絡
された第２の電極群１０３ｂのどちらか一方の電極群に
高周波電圧を印加する。超音波モータの回転方向を設定
する正逆転信号を発生するための正逆転信号発生回路１
１０の出力に基づき、発振駆動回路４０５が発生する高
周波電圧を印加する電極群を切り換えるための切換回路
１０６が設けられている。
【００３６】発振駆動回路４０５が発生する高周波電圧
により、振動体１０１および圧電素子１０２に屈曲振動
波が励振され、コイルバネや板バネ等の加圧部材１０９
により振動体１０１に加圧接触するように配置された移
動体１０８は振動体１０１に設けた突起１０７を介して
回転運動する。
【００３７】さらに、検出回路１１１は移動体１０８の
回転情報を歯車などの動力伝達機構２０５から検出し、
検出回路１１１から出力される検出信号によりモータ制
御回路１１２は超音波モータの駆動状態を決定するため
に発振駆動回路４０５を調整する。
【００３８】ここで、検出回路１１１は、移動体１０８
の回転情報を動力伝達機構２０５から検出しているが、
移動体１０８から直接検出してもよい。 （６）第６実施例 図１２は、本発明の超音波モータの第６実施例の縦断面
図である。
【００３９】固定台２０１には中心軸２０２が固定され
ている。振動体１０１には圧電素子１０２が接着されて
おり、中心軸２０２によって固定台２０１と一体となる
ように中心部近傍で固定支持されている。移動体１０８
は、出力軸２０４と出力軸からのトルクを伝達するため
の図示しない歯車や摩擦車などの動力伝達手段を有す
る。
【００４０】移動体１０８は、加圧ばね１０９により振
動体１０１に所定の圧力で接触し、回転可能となってい
る。また、本実施例においては、第一の電極群１０３ａ
ならびに第二の電極群１０３ｂへの導通手段としては、
振動体１０１および圧電素子１０２の中心部以外の節部
近傍に設けた導通と支持を兼ねた弾性支持部材２０３に
より行うようにしている。このようにすることにより、
図９に示したような導通短絡用パターンを用いなくても
各分割された電極との導通が実現できる。
【００４１】（７）第７実施例 図１３は、本発明の超音波モータを用いた振動発生装置
の第７実施例の縦断面図である。図１２に示す本発明の
第６実施例との相違点は、出力軸２０４に代わって偏心
おもり２０９を有する点である。移動体１０８は、偏心
おもり２０９と一体に回転する。外部から無線情報もし
くは時刻情報等により、所定の信号により、超音波モー
タの移動体１０８と偏心おもり２０９が回転して、使用
者に情報を振動で伝える。
【００４２】（８）第８実施例 図１４は、本発明の超音波モータを用いたアナログ式電
子時計の第８実施例の縦断面図を示したものである。先
の実施例に示した振動体１０１を案内ピン３０２に固定
し、この案内ピンを地板３０１に止めねじ３０３でねじ
止めする。移動体１０８は加圧ばね１０９により突起１
０７を介して振動体１０１に所定の圧力で接触されると
ともに、案内ピン３０２の先端部３０２ａに案内されて
回転可能に組み込まれている。
【００４３】圧電素子１０２の電極に設けられた第１の
結線手段１０４ａもしくは第二の結線手段１０４ｂを介
して、図示しない源振の出力する基準信号により動作す
る時計回路の出力信号を入力して動作する超音波モータ
の発振駆動回路４０５から高周波電圧を圧電素子１０２
に印加することにより、振動体１０１が励振させ突起１
０７を介して移動体１０８を一定の速度で回転させる。
【００４４】移動体１０８の外周部の移動体歯車１０８
ａが４番車３０４を回転させ、さらに３番車３０５、分
車３０６、図示しない日の裏車、そして筒車３０７を一
定の速度にて回転させる。上記の各歯車の歯数を所定の
値に定めれば、筒車に取り付けた時針により時を、分車
に取り付けた分針に分を、４番車に取り付けた秒針によ
り秒を表示することができる。
【００４５】なお、時刻情報の表示は、上記のように複
数の輪列と指針により行うほかに、移動体１０８に直接
指針や指標を付けることによって行え、これは図１３の
文字板３０８のある側から見ることも、逆に加圧ばね１
０９のある側から見ることもできる。
【００４６】さらに、モータ制御回路によりモータ駆動
回路から圧電素子１０２に出力される駆動信号の調整を
行うことにより、秒針は毎秒ごとのステップ運針するこ
とも、連続運針することも可能となる。また、時刻表示
以外にも年月日などのカレンダ表示や、電池残量、環境
情報、ならびにからくり等の表示を行うことも可能であ
る。
【００４７】
【発明の効果】本発明の超音波モータによれば、圧電素
子の表面上に複数の電極からなる少なくとも２組の電極
群を形成し、発振駆動回路が有する少なくとも２つの電
力増幅器の出力端子を圧電素子に形成された少なくとも
２組の電極群の各々に対して接続して、超音波モータの
回転方向を設定するための正逆転信号を発生する正逆転
信号発生手段と、正逆転信号発生手段からの出力信号に
もとづき発振駆動回路の少なくとも２つの電力増幅器の
いずれか一方を選択するための切換回路とからなる構成
とすることで、駆動方式が簡便で環境信頼性の向上も図
れる、という効果を有する。
【００４８】すなわち、容易にかつ確実に正転、逆転の
切り換えが可能となることにより、例えば、位置決めシ
ステムに利用する場合などには駆動回路を含めた制御シ
ステムがより簡単になるといった効果がある。また、サ
イズ的に制約の多い電子機器、特に腕時計の駆動源とし
て用いる場合には、１つのモータで簡単に正逆転動作が
得られることによりサイズ的にもコスト的にも非常に有
利になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波モータの代表的な構成の一例を
示すブロック図である。
【図２】本発明の超音波モータの第１実施例の具体的な
回路構成図である。
【図３】本発明の超音波モータの特徴を説明するための
参考図である。
【図４】本発明の超音波モータの第２実施例の振動体の
平面図である。
【図５】本発明の超音波モータの第２実施例の振動体の
縦断面図である。
【図６】本発明の超音波モータの第２実施例の縦断面図
である。
【図７】本発明の超音波モータの第３実施例の振動体の
平面図である。
【図８】本発明の超音波モータの第３実施例の振動体の
縦断面図である。
【図９】本発明の超音波モータの第４実施例の圧電素子
の表面の具体的な電極構成図である。
【図１０】本発明の超音波モータの第４実施例の圧電素
子の裏面の具体的な電極構成図である。
【図１１】本発明の超音波モータの第５実施例のブロッ
ク図である。
【図１２】本発明の超音波モータの第６実施例の縦断面
図である。
【図１３】本発明の超音波モータを用いた振動発生装置
の第７実施例の縦断面である。
【図１４】本発明の超音波モータ付きアナログ式電子時
計の第８実施例の縦断面図である。
【図１５】従来のアナログ式電子時計の縦断面図を示
す。
【符号の説明】
１００ 凸部 １０１ 振動体 １０２ 圧電素子 １０３ 電極 １０３ａ 第１の電極群 １０３ｂ 第２の電極群 １０４ａ 第１の結線手段 １０４ｂ 第２の結線手段 １０６ 切換回路 １０７ 突起 １０８ 移動体 １０９ 加圧手段 １１０ 正逆転信号発生手段 １１１ 検出回路 １１２ モータ制御回路 ２０４ 出力軸 ２０５ 動力伝達機構 ２０６ 出力機構 ２０９ 偏心おもり ２２４ スイッチ ４０５ 発振駆動回路 ５０１ａ 第１の電力増幅器 ５０１ｂ 第２の電力増幅器 ５０２ 前置電力増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯野 朗弘 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−18282（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−281373（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−287281（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170772（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/16

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電素子（１０２）を接合した振動体
    （１０１）を有し圧電素子（１０２）の伸縮運動により
    振動体（１０１）に発生する振動波によって移動体（１
    ０８）を摩擦駆動する超音波モータにおいて、 移動体（１０８）を振動体（１０１）に加圧接触するよ
    うに配置された加圧手段（１０９）と、 表面上に複数の電極からなる少なくとも２組の電極群
    （１０３ａ、１０３ｂ）が形成されている圧電素子（１
    ０２）と、 圧電素子（１０２）に形成された少なくとも２組の電極
    群（１０３ａ、１０３ｂ）の各々に対して出力端子が接
    続され各々の電極群を独立に励振駆動する少なくとも２
    つの電力増幅器（５０１ａ、５０１ｂ）を有し、振動体
    （１０１）の共振特性にあわせて発振する自励発振回路
    として機能する発振駆動回路（４０５）と、 移動体（１０８）の回転方向を設定するための正逆転信
    号を発生する正逆転信号発生手段（１１０）と、 正逆転信号発生手段（１１０）からの出力信号にもとづ
    き、発振駆動回路（４０５）の少なくとも２つの電力増
    幅器（５０１ａ、５０１ｂ）の少なくとも１つを選択す
    るための切換回路（１０６）と、 を有することを特徴とする超音波モータ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波モータにおいて、 切換回路（１０６）の出力信号にもとづき、発振駆動回
    路（４０５）の少なくとも２つの電力増幅器（５０１
    ａ、５０１ｂ）のうち、選択されていない電力増幅器
    （５０１ａ、５０１ｂ）の出力端子が高インピーダンス
    になることを特徴とする超音波モータ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の超音波モータにおい
    て、 発振駆動回路（４０５）が、 入力端子を少なくとも２組の電極群（１０３ａ、１０３
    ｂ）が形成された一方の表面とは反対の面に形成された
    電極（１０３ｃ）もしくは振動体（１０１）に接続し、
    出力端子を少なくとも２つの電力増幅器（５０１ａ、５
    ０１ｂ）の入力端子に接続されている前置電力増幅器
    （５０２）を有しており、 ２つの電力増幅器（５０１ａ、５０１ｂ）あるいは前置
    電力増幅器（５０２）のどちらか一方が反転電力増幅器
    である、 ことを特徴とする超音波モータ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の超音波モータにおい
    て、 発振駆動回路（４０５）が、振動体（１０１）が機械的
    共振状態でもつ誘導性を利用して、振動体（１０１）と
    コンデンサとで構成した共振回路を有する、ことを特徴
    とする超音波モータ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の超音波モータにおい
    て、 圧電素子（１０２）は、少なくとも一方の表面にほぼ等
    間隔に４の倍数個の電極（１０３）を形成するととも
    に、隣接する２つずつの電極を１組として組ごとに方向
    が交互に逆転するような分極処理を施してあり、 電極（１０３）を各々１つおきに電気的に短絡させて２
    組の電極群（１０３ａ、１０３ｂ）を構成するための第
    １の結線手段（１０４ａ）および第２の結線手段（１０
    ４ｂ）と、 振動体（１０１）の一方の表面上の、圧電素子の少なく
    とも一方の平面上にほぼ等間隔の４の倍数個形成された
    電極（１０３）の境界付近の１つおきの位置に、移動体
    に動力を伝達するために設けられた突起（１０７）と、
    を有することを特徴とする超音波モータ。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の超音波モータにおい
    て、 圧電素子（１０２）は、少なくとも一方の表面にほぼ等
    間隔に４の倍数個の電極（１０３）を形成するととも
    に、隣接する２つずつの電極を１組として組ごとに方向
    が交互に逆転するような分極処理を施してあり、 電極（１０３）を各々１つおきに電気的に短絡させて２
    組の電極群（１０３ａ、１０３ｂ）を構成するための第
    １の結線手段（１０４ａ）および第２の結線手段（１０
    ４ｂ）と、 振動体（１０１）の一方の表面上の、圧電素子の少なく
    とも一方の表面上にほぼ等間隔の４の倍数個形成された
    電極（１０３）の境界付近の１つおきの位置に、移動体
    に動力を伝達するために設けられた突起（１０７）と、 各突起（１０７）の間に、振動体（１０１）の振動状態
    を調整するためのものであって突起（１０７）より高さ
    が低く移動体には動力を伝達しない凸部（１００）と、
    を有することを特徴とする超音波モータ。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の超音波モータにおい
    て、 移動体（１０８）の回転状態を検出するための検出手段
    （１１１）と、検出手段（１１１）の出力信号により発
    振駆動回路（４０５）を調整して超音波モータの駆動を
    制御するためのモータ制御回路（１１２）と、を有する
    ことを特徴とする超音波モータ。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の超音波モータにおい
    て、 移動体（１０８）に取り付けた出力軸（２０４）を有す
    る超音波モータ。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれか１項
    に記載の超音波モータと、 超音波モータの動作にもとづいて所定の情報を表示する
    表示手段（２０８）と、を有することを特徴とする超音
    波モータ付き電子機器。
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