專利名稱：超聲波馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波馬達(dá)。
背景技術(shù)：
近年來，作為代替電磁型馬達(dá)的新的馬達(dá)，超聲波馬達(dá)受到關(guān)注。 該超聲波馬達(dá)與以往的電磁型馬達(dá)相比具有如以下優(yōu)點。
(1) 沒有齒輪而能夠得到高轉(zhuǎn)矩。
(2) 在電關(guān)閉時具有保持力。
(3) 高分解能力。
(4) 靜音性良好。
(5) 不發(fā)生磁干擾，并且也不受干擾的影響。 作為以往的超聲波馬達(dá)，例如在日本特開平11-235062號公報中
公開了使用3個將壓電元件粘接在彈性體上的構(gòu)造的振子的旋轉(zhuǎn)馬 達(dá)。在日本特開平11-235062號公報中，通過對于各振子分別設(shè)置驅(qū) 動電路、對各振子單獨地施加最適合的頻率的信號，來驅(qū)動各振子。 在上述日本特開平11-235062號公報中公開的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)中，在各 個振子的驅(qū)動頻率全部相等的情況下，被驅(qū)動體進(jìn)行沒有不穩(wěn)的旋 轉(zhuǎn)。但是，在驅(qū)動頻率中發(fā)生了偏差的情況下，有對應(yīng)于該驅(qū)動頻率 的差而發(fā)生拍音現(xiàn)象、以比超聲波區(qū)域的頻率低很多的頻率、例如幾 十Hz左右的頻率在被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生不穩(wěn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，目的是提供一種能夠防止被 驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生、并且將馬達(dá)的驅(qū)動效率保持為一定、能 夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動的超聲波馬達(dá)。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下的手段。
本發(fā)明的第1技術(shù)方案是一種超聲波馬達(dá)，具有交替地層疊了第1壓電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子、和對多個該超聲波振 子施加兩相的共通的驅(qū)動交變電壓的控制部，使各上述超聲波振子同 時產(chǎn)生縱振動和彎曲振動，使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生大致橢 圓振動，使各上述超聲波振子與接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動 體相對地移動，其特征在于，上述控制部具備振動檢測機(jī)構(gòu)，檢測各上述超聲波振子的振動，輸出平均的振動檢測信號；相位比較機(jī)構(gòu)， 檢測對各上述超聲波振子施加的兩相的上述驅(qū)動交變電壓的任一個 與上述平均的振動檢測信號的相位差；頻率控制機(jī)構(gòu)，控制上述驅(qū)動 交變電壓的頻率，以使由該相位比較機(jī)構(gòu)檢測的相位差成為規(guī)定的 值。
根據(jù)本技術(shù)方案，由于通過控制部對多個超聲波振子施加共通的 兩相的驅(qū)動交變電壓，所以能夠使各超聲波振子的驅(qū)動頻率一致。因 而，能夠減少通過各超聲波振子的輸出端大致橢圓運動而旋轉(zhuǎn)的被驅(qū) 動體的拍音現(xiàn)象，防止在被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生不穩(wěn)。
此外，根據(jù)上述技術(shù)方案，通過振動檢測機(jī)構(gòu)檢測各超聲波振子 的振動，將與各超聲波振子的振動成比例的振動檢測信號的平均振動 檢測信號輸入到相位比較機(jī)構(gòu)中。在相位比較機(jī)構(gòu)中，將該平均的振 動檢測信號與對各超聲波振子施加的兩相的驅(qū)動交變電壓的任一個 比較，檢測兩者間的相位差。并且，通過頻率控制機(jī)構(gòu)的動作，控制 對各超聲波振子施加的兩相的驅(qū)動交變電壓的頻率，以使該相位差成 為規(guī)定的值。
由此，能夠?qū)Ω鞒暡ㄕ褡邮┘舆m當(dāng)?shù)念l率的驅(qū)動交變電壓。進(jìn) 而，通過著眼于對超聲波振子施加的驅(qū)動交變電壓和與超聲波振子的 振動成比例的振動檢測信號的相位差來控制驅(qū)動頻率，即使在例如環(huán) 境溫度變化而在頻率特性中發(fā)生偏差的情況下，也能夠迅速地使驅(qū)動 頻率追隨于該環(huán)境溫度的變化。
結(jié)果，能夠防止被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生，并且穩(wěn)定地保持 超聲波馬達(dá)的驅(qū)動效率，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動。
另外，所謂的振動檢測機(jī)構(gòu)，在第l實施方式中，包括設(shè)在振子
1中的C相的內(nèi)部電極56 (參照例如圖9、圖IO)、和設(shè)在振子2中 的C相的內(nèi)部電極56與振動檢測電路66 (參照圖16)。
本發(fā)明的第2技術(shù)方案的超聲波馬達(dá)，具有交替地層疊了第1壓 電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子、和對多個該超聲波振子施 加兩相的共通的驅(qū)動交變電壓的控制部，使各上述超聲波振子同時產(chǎn) 生縱振動和彎曲振動，使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生大致橢圓振 動，使各上述超聲波振子與接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相 對地移動，其特征在于，上述控制部具備振動檢測機(jī)構(gòu)，檢測各上 述超聲波振子的振動，輸出各振動檢測信號；相位比較機(jī)構(gòu)，分別檢 測對各上述超聲波振子施加的兩相的上述驅(qū)動交變電壓的任一個與 各上述振動檢測信號的相位差；選擇機(jī)構(gòu)，選擇由該相位比較機(jī)構(gòu)檢 測到的多個上述相位差中的最大的相位差；頻率控制機(jī)構(gòu)，控制上述 驅(qū)動交變電壓的頻率，以使由該選擇機(jī)構(gòu)選擇的相位差成為規(guī)定的 值。
根據(jù)本技術(shù)方案，由于通過控制部對多個超聲波振子施加共通的 兩相的驅(qū)動交變電壓，所以能夠使各超聲波振子的驅(qū)動頻率一致。因 而，能夠減少通過各超聲波振子的輸出端大致橢圓運動而旋轉(zhuǎn)的被驅(qū) 動體的拍音現(xiàn)象，防止在被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生不穩(wěn)。
此外，根據(jù)上述技術(shù)方案，通過振動檢測機(jī)構(gòu)檢測各超聲波振子
的振動，將與各超聲波振子的振動成比例的振動檢測信號輸入到相位 比較機(jī)構(gòu)中。在相位比較機(jī)構(gòu)中，將各相位檢測信號與對各超聲波振 子施加的兩相的驅(qū)動交變電壓的任一個比較，分別檢測其相位差。并 且，由選擇機(jī)構(gòu)選擇這些相位差中的最大的相位差，通過頻率控制機(jī) 構(gòu)的動作，控制對各超聲波振子施加的兩相的驅(qū)動交變電壓的頻率， 以使所選擇的相位差成為規(guī)定的值。
由此，對各超聲波振子施加相位差最大的超聲波振子的共振頻率 的驅(qū)動交變電壓，來驅(qū)動各超聲波振子，所以能夠不損害各超聲波振 子的驅(qū)動力而高效率地驅(qū)動所有的超聲波振子。進(jìn)而，通過著眼于對 超聲波振子施加的驅(qū)動交變電壓和與超聲波振子的振動成比例的振 動檢測信號的相位差來控制驅(qū)動頻率，即使在例如環(huán)境溫度變化而在 頻率特性中發(fā)生偏差的情況下，也能夠迅速地使驅(qū)動頻率追隨于該環(huán) 境溫度的變化。
結(jié)果，能夠防止被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生，并且即使在例如 在各超聲波振子的共振頻率中存在比較大的差的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn) 驅(qū)動力較大的穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動。
另外，所謂的振動檢測機(jī)構(gòu)，在第2實施方式中，包括設(shè)在振子 1中的C相的內(nèi)部電極56 (參照例如圖9、圖IO)、設(shè)在振子2中的 C相的內(nèi)部電極56以及振動檢測電路82、 84 (參照圖21)。
在有關(guān)上述第1技術(shù)方案或第2技術(shù)方案的超聲波馬達(dá)中，上述 振動檢測信號也可以是與各上述超聲波振子的縱振動成比例的縱振 動檢測信號或彎曲振動成比例的彎曲振動檢測信號。
本發(fā)明的第3技術(shù)方案是一種超聲波馬達(dá)的驅(qū)動方法，該驅(qū)動方 法對交替地層疊了第1壓電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子施 加兩相的共通的驅(qū)動交變電壓，使各上述超聲波振子同時產(chǎn)生縱振動 和彎曲振動，使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生大致橢圓振動，使各 上述超聲波振子與接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相對地移動，其特征在于，具備振動檢測過程，檢測各上述超聲波振子的振 動，輸出平均的振動檢測信號；相位比較過程，檢測對各上述超聲波 振子施加的兩相的上述驅(qū)動交變電壓的任一個與上述平均的振動檢 測信號的相位差；頻率控制過程，控制上述驅(qū)動交變電壓的頻率，以 使由該相位比較過程檢測的相位差成為規(guī)定的值。
根據(jù)本技術(shù)方案，由于對多個超聲波振子施加共通的兩相的驅(qū)動 交變電壓，所以能夠使各超聲波振子的驅(qū)動頻率一致。因而，能夠減 少通過各超聲波振子的輸出端大致橢圓運動而旋轉(zhuǎn)的被驅(qū)動體的拍 音現(xiàn)象，防止在被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生不穩(wěn)。
此外，根據(jù)上述技術(shù)方案，檢測各超聲波振子的振動，得到這些 振動檢測信號的平均的振動檢測信號。接著，將該平均的振動檢測信 號與對各超聲波振子施加的兩相的驅(qū)動交變電壓的任一個比較，檢測 兩者間的相位差。并且，控制對各超聲波振子施加的兩相的驅(qū)動交變 電壓的頻率，以使該相位差成為規(guī)定的值。
由此，能夠?qū)Ω鞒暡ㄕ褡邮┘舆m當(dāng)?shù)念l率的驅(qū)動交變電壓。進(jìn) 而，通過著眼于對超聲波振子施加的驅(qū)動交變電壓和與超聲波振子的 振動成比例的振動檢測信號的相位差來控制驅(qū)動頻率，即使在例如環(huán) 境溫度變化而在頻率特性中發(fā)生偏差的情況下，也能夠迅速地使驅(qū)動 頻率追隨于該環(huán)境溫度的變化。
結(jié)果，能夠防止被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生，并且穩(wěn)定地保持 超聲波馬達(dá)的驅(qū)動效率，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的馬達(dá)的驅(qū)動方法。
本發(fā)明的第4技術(shù)方案的超聲波馬達(dá)的驅(qū)動方法，該驅(qū)動方法對 交替地層疊了第1壓電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子施加兩 相的共通的驅(qū)動交變電壓，使各上述超聲波振子同時產(chǎn)生縱振動和彎 曲振動，使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生大致橢圓振動，使各上述 超聲波振子與接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相對地移動，其 特征在于，具備振動檢測過程，檢測各上述超聲波振子的振動，輸出各振動檢測信號；相位比較過程，分別檢測對各上述超聲波振子施 加的兩相的上述驅(qū)動交變電壓的任一個與各上述振動檢測信號的相 位差；選擇過程，選擇由該相位比較過程檢測到的多個上述相位差中 的最大的相位差；頻率控制過程，控制上述驅(qū)動交變電壓的頻率，以 使由該選擇過程選擇的相位差成為規(guī)定的值。
根據(jù)本技術(shù)方案，由于對多個超聲波振子施加共通的兩相的驅(qū)動 交變電壓，所以能夠使各超聲波振子的驅(qū)動頻率一致。因而，能夠減 少通過各超聲波振子的輸出端大致橢圓運動而旋轉(zhuǎn)的被驅(qū)動體的拍 音現(xiàn)象，防止在被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生不穩(wěn)。
此外，根據(jù)上述技術(shù)方案，檢測各超聲波振子的振動，得到振動 檢測信號。接著，將各相位檢測信號與對各超聲波振子施加的兩相的 驅(qū)動交變電壓的任一個比較，分別檢測其相位差。并且，選擇這些相 位差中的最大的相位差，控制對各超聲波振子施加的兩相的驅(qū)動交變 電壓的頻率，以使所選擇的相位差成為規(guī)定的值。
由此，對各超聲波振子施加相位差最大的超聲波振子的共振頻率 的驅(qū)動交變電壓，來驅(qū)動各超聲波振子，所以能夠不損害各超聲波振 子的驅(qū)動力而高效率地驅(qū)動所有的超聲波振子。進(jìn)而，通過著眼于對 超聲波振子施加的驅(qū)動交變電壓和與超聲波振子的振動成比例的振 動檢測信號的相位差來控制驅(qū)動頻率，即使在例如環(huán)境溫度變化而在 頻率特性中發(fā)生偏差的情況下，也能夠迅速地使驅(qū)動頻率追隨于該環(huán) 境溫度的變化。
結(jié)果，能夠防止被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生，并且即使在例如 在各超聲波振子的共振頻率中存在比較大的差的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn) 驅(qū)動力較大的穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動。
在有關(guān)上述第3技術(shù)方案或第4技術(shù)方案的超聲波馬達(dá)驅(qū)動方法 中，上述振動檢測信號也可以是與各上述超聲波振子的縱振動成比例 的縱振動檢測信號或與彎曲振動成比例的彎曲振動檢測信號。
根據(jù)本技術(shù)方案，起到能夠防止被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生、 并且將超聲波馬達(dá)的驅(qū)動效率保持為一定、能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動 的效果。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的超聲波馬達(dá)的概略圖。
圖2是從圖1的A-A方向看的剖視圖。
圖3是表示構(gòu)成圖1的超聲波馬達(dá)的板彈簧保持部件的背面的概 略圖。
圖4是表示構(gòu)成圖1的超聲波馬達(dá)的板彈簧保持部件的側(cè)面的概 略圖。
圖5是從有關(guān)本發(fā)明的超聲波馬達(dá)去除了板彈簧保持部件后的概 略圖。
圖6是表示圖1的超聲波馬達(dá)的超聲波振子的概略圖。
圖7是從另一角度觀察圖6的超聲波振子的概略圖。
圖8是表示構(gòu)成圖6的超聲波振子的壓電層疊體的概略圖。
圖9是表示構(gòu)成圖8的壓電層疊體的壓電陶瓷片的立體圖。
圖IO是表示構(gòu)成圖8的壓電層疊體的壓電陶瓷片的立體圖。
圖11是通過計算機(jī)解析表示圖8的壓電層疊體以1次的縱振動
進(jìn)行振動的狀況的圖。
圖12是通過計算機(jī)解析表示圖8的壓電層疊體以2次的彎曲振
動進(jìn)行振動的狀況的圖。
圖13是用來說明在設(shè)于壓電陶瓷片上的內(nèi)部電極中產(chǎn)生的電荷
狀態(tài)的圖，是將壓電陶瓷片劃分為4個區(qū)域的圖。
圖14是表示在激勵縱振動時、在圖13所示的各區(qū)域中激勵的電
荷狀態(tài)的圖。
圖15是表示在激勵彎曲振動時、在圖13所示的各區(qū)域中激勵的 電荷狀態(tài)的圖。
圖16是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實施方式的控制裝置的概略結(jié)構(gòu) 的框圖。
圖17是表示通過驅(qū)動脈沖發(fā)生電路生成的兩相的驅(qū)動控制信號 的圖。
圖18是表示A相的驅(qū)動控制信號和振動檢測信號的圖。 圖19是表示驅(qū)動頻率-馬達(dá)速度的關(guān)系的圖。 圖20是表示驅(qū)動頻率-相位差的特性的圖。 圖21是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實施方式的控制裝置的概略結(jié)構(gòu) 的框圖。
圖22是表示驅(qū)動頻率與驅(qū)動力的關(guān)系的圖。 圖23是表示驅(qū)動頻率與相位差的特性的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對有關(guān)本發(fā)明的第1實施方式的超聲波馬達(dá)進(jìn)行 說明。
圖1是表示有關(guān)本實施方式的超聲波馬達(dá)10的俯視圖，圖2是 從圖1的A-A方向看的剖視圖。
有關(guān)本實施方式的超聲波馬達(dá)10如圖1所示，是呈圓環(huán)形狀的 旋轉(zhuǎn)型馬達(dá)。
超聲波馬達(dá)10具備馬達(dá)機(jī)構(gòu)12、和后述的控制裝置(控制部) 60 (參照圖16)。
上述馬達(dá)機(jī)構(gòu)12如圖2及圖5所示，具備旋轉(zhuǎn)自如地支撐在圓 環(huán)狀的基座4上的圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)子(被驅(qū)動體)6、接觸在設(shè)于該轉(zhuǎn)子 6上的滑動部件8上、產(chǎn)生對轉(zhuǎn)子6施加的旋轉(zhuǎn)力的振子(超聲波振 子)1、 2、支撐該振子l、 2的圓環(huán)狀的蓋14、和安裝在該蓋14上、
將振子1、 2推壓在滑動部件8上的板彈簧保持部件16。 另外，滑動部件8使用例如鋁陶瓷。
在基座4及轉(zhuǎn)子6的對置面上設(shè)有相互對置的圓環(huán)狀的V槽18、 20，在這些基座4及轉(zhuǎn)子6的V槽18、 20之間，在通過護(hù)圈26隔 開間隔的狀態(tài)下夾持有多個球24。
在轉(zhuǎn)子6上，在其一部分上設(shè)有向半徑方向內(nèi)側(cè)突出的輸出取出 部28。
上述振子1、 2在圖1所示的蓋14的周方向上隔開間隔而設(shè)在兩 個部位上。
上述板彈簧保持部件16具備對振子1 、2施加推壓力的板彈簧30， 通過螺釘32 (參照圖l)固定在蓋14上。如圖3及圖4所示，在板 彈簧30上，在其中央部設(shè)有突起33,對振子1、 2的大致中央位置 施加推壓力。
如圖5所示，在蓋14上，在周方向上隔開間隔而在兩個部位上 設(shè)有收容振子1、 2的落入孔34。在各落入孔34中，設(shè)有使固定在 后述的振子保持部件52上的銷54 (參照圖6及圖7)在周方向上卡 合的凹部36。
另外，圖2的標(biāo)號38表示基座4與蓋14的連結(jié)部件，圖3及圖 4的標(biāo)號42表示小螺釘，標(biāo)號44表示使螺釘32通過的孔，圖5的 標(biāo)號40表示螺釘32的螺孔。
接著，對上述振子l、 2詳細(xì)地進(jìn)行說明。
振子l、 2如圖6所示，具備將在矩形板狀的壓電陶瓷片(機(jī)電 變換元件)46的單側(cè)面上設(shè)有片狀的內(nèi)部電極56(參照圖9及圖10) 的結(jié)構(gòu)層疊多片而成的長方體狀的壓電層疊體48、粘接在該壓電層 疊體48的一側(cè)面上的兩個摩擦接觸元件50 (輸出端)、和振子保持 部件52。
壓電層疊體48如圖8所示，形成為例如長度20mm、寬度5.0mm、
厚度3,2mm的外形尺寸。構(gòu)成壓電層疊體48的壓電陶瓷片46例如 是厚度約80um的鈦酸鋯酸鉛類壓電陶瓷元件(以下稱作PZT)。作 為PZT，優(yōu)選地使用Qm值較大的硬類材料。Qm值是約1800。
此外，內(nèi)部電極56如圖9及圖IO所示，由例如厚度約4um的 銀鈀合金構(gòu)成。配置在層疊方向的一端的壓電陶瓷片46a(參照圖6 圖8)不具備內(nèi)部電極56。除此以外的壓電陶瓷片46具備圖9及圖 10所示那樣的兩種內(nèi)部電極56。
圖9所示的壓電陶瓷片(第1壓電元件)46具備驅(qū)動用的內(nèi)部電 極56 (A+)、 56 (B+)、和振動檢測用的內(nèi)部電極56 (C+)。
內(nèi)部電極56 (C+)在壓電陶瓷片46的寬度方向的中央部上，沿 著壓電陶瓷片46的長度方向設(shè)置成帶狀。具體而言，內(nèi)部電極56(C+) 如圖13所示那樣配置為，在將壓電陶瓷片46在長度方向上兩等分及 在寬度方向上兩等分、劃分為由第1區(qū)域至第4區(qū)域構(gòu)成的4個區(qū)域 的情況下，使第1到第4的各區(qū)域中的占用面積大致相等。
另外，內(nèi)部電極56 (C+)也可以代替上述配置例而配置為，使4 個區(qū)域中的、規(guī)定的兩個相鄰的區(qū)域的占用面積大致相等，并且其他 兩個相鄰的區(qū)域的占用面積大致相等。例如，也可以使第1區(qū)域和第 2區(qū)域為相同的占用面積、第3區(qū)域和第4區(qū)域為相同的占用面積。 在此情況下，第1區(qū)域和第3區(qū)域的占用面積也可以不同。此外，也 可以不是遍及4個區(qū)域配置內(nèi)部電極56 (C+)、而是遍及相鄰的兩個 區(qū)域配置內(nèi)部電極56 (C+)。例如，也可以將例如內(nèi)部電極56 (C+) 配置為，使得遍及第3區(qū)域和第4區(qū)域、相互的區(qū)域的占用面積大致 相等。
此外，驅(qū)動用的內(nèi)部電極56 (A+)、 56 (B+)沿著壓電陶瓷片 46的長度方向以一列配置。在本實施方式中，內(nèi)部電極56 (A+)配 置在圖13的第4區(qū)域中，內(nèi)部電極56 (B+)配置在第3區(qū)域中。
同樣，圖10所示的壓電陶瓷片(第2壓電元件)46具備驅(qū)動用
的內(nèi)部電極56 (A-)、 56 (B-)、和振動檢測用的內(nèi)部電極56 (C-)。 內(nèi)部電極56 (C-)在圖10所示的壓電陶瓷片46中，配置在與圖 9所示的壓電陶瓷片46的內(nèi)部電極56 (C+)對應(yīng)的位置上。同樣， 對于內(nèi)部電極56 (A-)、 56 (B-)，也配置在分別與圖9所示的壓電 陶瓷片46的內(nèi)部電極56 (A+)、 56 (B+)對應(yīng)的位置上。
上述各內(nèi)部電極56在壓電陶瓷片46的寬度方向上隔開約0.4mm 的絕緣距離而設(shè)置，并且在壓電陶瓷片46的長度方向上隔開約 0.4mm的絕緣距離而設(shè)置。另外，各內(nèi)部電極56的一部分延伸到壓 電陶瓷片46的周緣，連接在后述的各外部電極58 (參照圖6 圖8) 上。
成帶狀地設(shè)置在壓電陶瓷片46的中央的內(nèi)部電極56 (C+)、 56 (C-)都具有大致相同的大小，并且，內(nèi)部電極56 (A+)、 56 (B+)、 56 (A-)、 56 (B-)具有大致相同的大小。
通過將圖9所示的壓電陶瓷片46與圖10所示的壓電陶瓷片46 交替地層疊多片，構(gòu)成長方體狀的壓電層疊體48。
在這樣構(gòu)成的壓電層疊體48的長度方向的端面上，分別設(shè)有用 來將配置在各壓電陶瓷片46上的同種的內(nèi)部電極56 (A+)至內(nèi)部電 極56 (C-)分別連接的外部電極58。
具體而言，如圖6 圖8所示，在壓電層疊體48的長度方向的一 端上，從壓電層疊體48的另一側(cè)面一側(cè)(圖中上側(cè))開始設(shè)有C相 的外部電極58 (C+)、 B相的外部電極58 (B+)、 58 (B-)，在與其 對置的面上設(shè)有C相的外部電極58 (C-)、 A相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)。
A相的外部電極58及B相的外部電極58是驅(qū)動用的外部電極， C相的外部電極58是振動檢測用的外部電極。在各外部電極58上分 別連接有配線。該配線可以是導(dǎo)線、柔性基板等，只要是具有柔性的 配線，可以是任意的結(jié)構(gòu)。
具體而言，分別連接在A相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)上 的一對配線、以及分別連接在B相的外部電極58 (B+)、 58 (B-) 上的一對配線如圖16所示，分別作為A相、B相的驅(qū)動用信號線， 連接在控制裝置60的驅(qū)動IC64上。
此外，如圖16所示，分別連接在振子1的C相的外部電極58(C+) 及振子2的C相的外部電極58 (C+)上的一對配線Ll連接在控制 裝置60的振動檢測電路66上。
同樣，分別連接在振子1的C相的外部電極58 (C-)及振子2 的C相的外部電極58 (C-)上的一對配線L2連接在控制裝置60的 振動檢測電路66上。
接著，對這樣構(gòu)成的壓電層疊體48的動作進(jìn)行說明。
對A相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)及B相的外部電極(B+)、 58 (B-)以同相位施加對應(yīng)于共振頻率的驅(qū)動交變電壓時，激勵起圖 11所示那樣的1次縱振動。此外，此時在上述壓電陶瓷片46中產(chǎn)生 的電荷例如如圖13所示，在將壓電陶瓷片46劃分為4個區(qū)域的情況 下，如圖14所示，在從第1區(qū)域到第4區(qū)域中成為同時激勵出正電
荷或負(fù)電荷的狀態(tài)。
此外，對A相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)及B相的外部電 極(B+)、 58 (B-)以反相位施加對應(yīng)于共振頻率的驅(qū)動交變電壓時， 激勵起圖12所示那樣的2次彎曲振動。此時在上述個區(qū)域中成為圖 15所示那樣的電荷狀態(tài)。即，在激勵起彎曲振動的情況下，在第1 區(qū)域到第4區(qū)域中的位于對角線上的區(qū)域、即第1區(qū)域和第4區(qū)域、 第2區(qū)域和第3區(qū)域中同時激勵出相同符號的電荷，在相鄰的區(qū)域、 即第1區(qū)域和第2區(qū)域、第2區(qū)域和第4區(qū)域、第4區(qū)域和第3區(qū)域、 第3區(qū)域和第1區(qū)域中同時激勵出不同符號的電荷。
另外，在成對的內(nèi)部電極56 (C+)、 56 (C-)中，分別激勵出相 互不同符號的電荷。
根據(jù)以上，在均等地分布配置在相鄰的區(qū)域中的c相的內(nèi)部電極56 (C+)、 56 (C-)中，彎曲振動引起的電荷分別被相互抵消，成為 激勵出僅與縱振動成比例的電荷的狀態(tài)。因而，由C相的外部電極 58 (C+)的一對配線L1及C相的外部電極58 (C-)的一對配線L2 檢測的電信號為與縱振動成比例的電信號。另外，哪個符號的電荷被 激勵出是由振動的相位狀態(tài)決定的。
壓電層疊體48例如如以下這樣制造。
要制造壓電層疊體48,首先制造壓電陶瓷片46。壓電陶瓷片46 例如是將PZT的煅燒粉末與規(guī)定的粘合劑混合制成的泥漿通過刮粉 刀法投料到薄膜(未圖示)上后干燥、從薄膜剝離而制造的。在制造 出的壓電陶瓷片46上分別使用具有內(nèi)部電極56的圖案的掩模來印刷 內(nèi)部電極材料。
接著，最先配置不具有內(nèi)部電極56的壓電陶瓷片46a，接著一邊 將內(nèi)部電極56朝下正確地定位、 一邊將具有形狀不同的內(nèi)部電極56 的壓電陶瓷片46交替地層疊。層疊后的壓電陶瓷片46在熱壓接后被 截斷為規(guī)定的形狀，通過在120(TC左右的溫度下燒制來制造壓電層 疊體48。
此外，然后分別燒焊作為外部電極58的銀，以使其將露出于壓 電陶瓷片46的周緣上的內(nèi)部電極56連結(jié)，形成外部電極58。
最后，通過在對置的內(nèi)部電極56間施加直流高電壓而將壓電陶 瓷片46分極處理，壓電地進(jìn)行活化。
上述摩擦接觸元件50粘接在上述壓電層疊體48的2次彎曲振動 構(gòu)成極的兩處位置上。由此，在壓電層疊體48上發(fā)生了 1次的縱振 動時，使摩擦振子50在壓電層疊體48的長度方向(圖6所示的X 方向)上變位。另一方面，在壓電層疊體48上發(fā)生了2次的彎曲振 動時，使摩擦振子50在壓電層疊體48的寬度方向(圖6所示的Z 方向)上變位。
因而，通過對振子1、 2的A相的外部電極58與B相的外部電 極58施加相位錯開的對應(yīng)于共振頻率的驅(qū)動交變電壓，同時產(chǎn)生1 次的縱振動和2次的彎曲振動，如圖6中箭頭C所示，在摩擦接觸 元件50的位置上產(chǎn)生順時針或逆時針的大致橢圓振動。
另外，摩擦接觸元件50例如由在PPS樹脂中混入了鈦酸鉀的纖 維、碳的纖維、PTFE (四氟乙烯)等的材料構(gòu)成。
上述振子保持部件52如圖6及圖7所示，具備形成為截面大致 U字狀的保持部52a、和從該保持部52a的兩側(cè)面垂直地突出并且相 對于該保持部52a —體地安裝的銷54。
保持部52a從壓電層疊體48的寬度方向的一側(cè)包圍壓電層疊體 48，例如通過硅樹脂或環(huán)氧樹脂粘接在壓電層疊體48上。在保持部 52a粘接在壓電層疊體48上的狀態(tài)下， 一體地設(shè)在保持部52a的兩 側(cè)面上的兩個銷54同軸地配置。
接著，參照圖16 圖20對有關(guān)本實施方式的超聲波馬達(dá)10的控 制裝置60進(jìn)行說明。
如圖16所示，控制裝置60具備產(chǎn)生兩相的驅(qū)動控制信號的驅(qū)動 脈沖發(fā)生電路62、基于從該驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62輸出的驅(qū)動控制信 號生成驅(qū)動交變電壓的驅(qū)動IC64、檢測振子l、 2的振動的振動檢測 電路66、求出從該振動檢測電路66輸出的振動檢測信號與從上述驅(qū) 動脈沖發(fā)生電路62產(chǎn)生的驅(qū)動控制信號的相位差的相位比較電路 (相位比較機(jī)構(gòu))68、根據(jù)上述相位差控制對振子1、 2施加的驅(qū)動 交變電壓的頻率控制電路(頻率控制機(jī)構(gòu))70、頻率設(shè)定電路72、 以及方向指示電路74。
驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62如圖17所示，生成規(guī)定的驅(qū)動頻率、以及 規(guī)定的相位差e的兩相(A相、B相)的驅(qū)動控制信號，輸出給驅(qū)動 IC64。規(guī)定的相位差e例如為約90° 。
驅(qū)動IC64基于從驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62輸出的兩相的驅(qū)動控制信
號，生成規(guī)定的相位差及規(guī)定的驅(qū)動頻率的兩相(A相、B相)的驅(qū) 動交變電壓，將各驅(qū)動交變電壓施加在上述A相的外部電極58( A+)、 58 (A-)、以及B相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)上。
在本實施方式中，來自驅(qū)動IC64的兩相的驅(qū)動交變電壓分別被 輸入到圖6所示的振子1的外部電極58和振子2的外部電極58中。 另外，也可以例如對振子1準(zhǔn)備驅(qū)動IC64'、對振子2準(zhǔn)備驅(qū)動IC64 "、對振子1輸入來自驅(qū)動IC64'的兩相驅(qū)動交變電壓，對振子2 輸入來自驅(qū)動IC64"的兩相的驅(qū)動交變電壓。
振動檢測電路66連接在將振子1的外部電極58 (C+)與振子2 的外部電極58 (C+)連接的配線Ll、和將振子1的外部電極58 (C-) 與振子2的外部電極58 (C-)連接的配線L2上。振動檢測電路66 通過檢測在振子l、 2上產(chǎn)生的縱振動，生成與該縱振動成比例的振 動檢測信號。
具體而言，通過由配線Ll及配線L2將振子1的C相的外部電 極58和振子2的C相的外部電極58并聯(lián)連接，能夠得到振子1的 縱振動的電信號與振子2的縱振動的電信號的平均的電信號，將該平 均的電信號輸入到振動檢測電路66中。振動檢測電路66對于該電信 號實施電平調(diào)節(jié)、除去干擾、二值化等的各種信號處理，變換為數(shù)字 信號，將處理后的數(shù)字信號作為平均的振動檢測信號(以下稱作"平 均振動檢測信號")輸出。
對相位比較電路68輸入從振動檢測電路66輸出的平均振動檢測 信號和被輸入到驅(qū)動IC64中的A相的驅(qū)動控制信號。相位比較電路 68如圖18所示，求出A相的驅(qū)動控制信號與平均振動檢測信號的相 位差4>，再求出該相位差4)與預(yù)先存儲的基準(zhǔn)相位差4)ref的差量A d) (=4>-(i)ref)，輸出對應(yīng)于該差量A d)的信號。
己知有超聲波馬達(dá)IO在共振頻率下驅(qū)動時效率良好的結(jié)構(gòu)。但 是，共振頻率根據(jù)環(huán)境溫度而變化。具體而言，如圖19所示，具有
環(huán)境溫度增加時共振頻率減少(圖中符號f10—符號fl0')的特性。 因而，在想要控制超聲波馬達(dá)10以便能夠得到最大的馬達(dá)速度的情
況下，需要追隨于溫度變化而使驅(qū)動頻率變化。
另外，在圖19中，橫軸表示驅(qū)動頻率f (kHz)，縱軸表示馬達(dá)速度。
相對于此，在A相的驅(qū)動控制信號與平均振動檢測信號的相位差 小、和共振頻率之間，如圖20所示，具有即使溫度增加且共振頻率 變化(圖中符號f10—符號flO')、相位差4>也總是被維持為一定值 的關(guān)系。這表示，如果控制驅(qū)動頻率以使A相的驅(qū)動控制信號與平 均振動檢測信號的相位差小總為一定值，則能夠總是得到一定的馬達(dá) 速度。
所以，在本實施方式中，如上所述，控制驅(qū)動頻率，以使A相的 驅(qū)動控制信號與平均振動檢測信號的相位差4>總是為一定值。
另外，在圖20中，橫軸表示驅(qū)動頻率f (kHz)，縱軸表示相位差4>。
在本實施方式中，將基準(zhǔn)相位差4)ref設(shè)定為3兀/4，控制驅(qū)動頻 率以使A相的驅(qū)動控制信號與平均振動檢測信號的相位差》總是為 基準(zhǔn)相位差3兀/4。這是因為，當(dāng)相位差小為3兀/4時，獲取驅(qū)動頻 率，如圖19所示，能夠在效率最好的區(qū)域驅(qū)動超聲波馬達(dá)10。
另外，對于基準(zhǔn)相位差"ef的值并沒有特別限制，可以根據(jù)超 聲波馬達(dá)10的驅(qū)動效率、換言之根據(jù)期望的馬達(dá)速度通過設(shè)計事項 來任意地決定。
回到圖16，頻率控制電路70被輸入來自相位比較電路68的差量 A 4> 。頻率控制電路70基于差量A 4> ，求出用來使差量A 4)為零的 頻率的變化量A f，將該頻率的變化量A f向頻率設(shè)定電路72輸出。 具體而言，在差量A 4)表示正的值的情況下，輸出用來使頻率增加規(guī) 定量的變化量+Af，在差量A cb表示負(fù)的值的情況下，輸出用來使頻
率減少規(guī)定量的變化量-Af。這樣，在本實施方式中，實施基于差量 A 4)的依次控制。
頻率設(shè)定電路72被輸入來自頻率控制電路70的頻率的變化量A f。頻率設(shè)定電路72例如具備振蕩器、分頻電路等而構(gòu)成。頻率設(shè)定 電路72生成使頻率對應(yīng)于來自頻率控制電路70的變化量Af增減的 時鐘信號，將其輸出給上述驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62。
另外，對驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62，從方向指示電路74輸入方向指 示信號。驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62根據(jù)方向指示信號來變更輸出給驅(qū)動 IC64的兩相的驅(qū)動控制信號的相位差e 。由此，能夠?qū)⒃谡褡觢、 2 的摩擦接觸元件50中產(chǎn)生的大致橢圓振動的方向切換為正轉(zhuǎn)或者負(fù) 轉(zhuǎn)，結(jié)果，能夠使圖2的轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)方向移動到CW方向、CCW 方向。
接著，對上述控制裝置60的作用進(jìn)行說明。 首先，從驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62將規(guī)定的驅(qū)動頻率、以及規(guī)定的 相位差0 (=90° )的兩相的驅(qū)動控制信號輸入到驅(qū)動IC64中，基于
此將規(guī)定的相位差、以及規(guī)定的驅(qū)動頻率的兩相的驅(qū)動交變電壓分別 施加在振子1的A相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)和B相的外部 電極58 (B+)、 58 (B-)、以及振子2的A相的外部電極58 (A+)、 58 (A-)和B相的外部電極58 (B+)、 58 (B-)上。
由此，在振子1及振子2上同時激勵起縱振動和彎曲振動，在摩 擦接觸元件50上產(chǎn)生大致橢圓振動，通過沿著其橢圓振動的切線方 向在與轉(zhuǎn)子6 (參照圖2)之間產(chǎn)生的摩擦力使轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)。
此外，對應(yīng)于振子1和振子2的縱振動的電信號、即在本實施方 式中振子1與振子2的平均電信號經(jīng)由配線Ll、 L2被輸入到振動檢 測電路66中，在振動檢測電路66中被變換為數(shù)字信號，作為平均振 動檢測信號被輸入到相位比較電路68中。
通過將輸入到相位比較電路68中的平均振動檢測信號與A向的
驅(qū)動控制信號比較而求出相位差<!> ，再通過求出該相位差4)與基準(zhǔn)相 位差4)ref的差量A 4)，將對應(yīng)于差量A 4>的信號向頻率控制電路70 輸出。
在頻率控制電路70中，基于差量A 4>的符號(正或負(fù))決定頻 率的變化量Af的符號(正或負(fù))，將該變化量Af輸出到頻率設(shè)定電 路72中。
頻率設(shè)定電路72生成對應(yīng)于變化量A f而改變頻率的時鐘信號， 將其輸出到驅(qū)動脈沖發(fā)生電路62中。
由此，進(jìn)行使A相的驅(qū)動控制信號與平均振動檢測信號的相位差 成為基準(zhǔn)相位差》ref那樣的反饋控制，能夠通過追隨于溫度變化的 期望的驅(qū)動頻率來驅(qū)動圖1所示的超聲波馬達(dá)10。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn) 不論溫度如何變化都總是穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動。
如以上說明，根據(jù)使用有關(guān)本實施方式的振子1、 2的超聲波馬 達(dá)10，由于檢測振子1和振子2的縱振動的平均電信號，基于檢測A 相的驅(qū)動控制信號與平均振動檢測信號的相位差4>生成兩相的驅(qū)動 控制信號，將基于該兩相的驅(qū)動控制信號的兩相驅(qū)動交變電壓施加在 振子l、 2上，所以能夠以相同的適合的驅(qū)動頻率驅(qū)動振子l、 2。由 此，能夠減少轉(zhuǎn)子6的拍音現(xiàn)象，防止在轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生不穩(wěn)。
進(jìn)而，在本實施方式中，由于通過配線L1將振子1的外部電極 58 (C+)和振子2的外部電極58 (C+)連接，通過配線L2將振子1 的外部電極58 (C-)和振子2的外部電極58 (C-)連接，將這些配 線Ll、 L2連接到振動檢測電路66的輸入側(cè)，所以能夠使向振動檢 測電路66的輸入信號成為振子1與振子2的振動的平均的電信號。 由此，能夠容易地得到振子1及振子2的平均振動檢測信號。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，也可以通過分別檢測振子1及振子2的振 動、將它們的各振動檢測信號平均化，來得到平均振動檢測信號。
此外，在本實施方式中，將A相的驅(qū)動控制信號與平均振動檢測
信號比較，但也可以代替A相的驅(qū)動控制信號而使用B相的驅(qū)動控 制信號。另外，在此情況下，需要根據(jù)A相的驅(qū)動控制信號與B相 的驅(qū)動控制信號的相位差e來變更基準(zhǔn)相位差cl)ref。此外，也可以代 替兩相的驅(qū)動控制信號而使用從驅(qū)動IC64向振子1、 2施加的兩相的 驅(qū)動交變電壓中的任一個。 [第2實施方式]
接著，參照圖21 圖23說明有關(guān)本發(fā)明的第2實施方式的超聲 波馬達(dá)。
有關(guān)本實施方式的超聲波馬達(dá)在控制裝置相對各振子中分別具 備振動檢測電路及相位比較電路、還具備選擇電路的方面與上述第1 實施方式不同。以下，對于本實施方式的超聲波馬達(dá)，對與上述有關(guān) 第1實施方式的超聲波馬達(dá)IO共用結(jié)構(gòu)的部位賦予相同的標(biāo)號而省 略說明。
圖21中表示有關(guān)本實施方式的超聲波馬達(dá)的控制裝置80。
控制裝置80具備檢測振子1的振動的振動檢測電路82、檢測振 子2的振動的振動檢測電路84、檢測A相的驅(qū)動控制信號與從上述 振動檢測電路82輸出的振動檢測信號的相位差的相位比較電路86、 檢測A相的驅(qū)動控制信號與從上述振動檢測電路84輸出的振動檢測 信號的相位差的相位比較電路88、以及選擇由上述相位比較電路86、 88檢測到的各個相位差中的最大的相位差、輸出與基準(zhǔn)相位差4)ref 的差量A小的選擇電路(選擇機(jī)構(gòu))90。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，振子1的縱振動被振動檢測電路82檢測到， 該振動檢測信號被輸入到相位比較電路86中。相位比較電路86求出 該振動檢測信號與A相的驅(qū)動控制信號的相位差4> 1 ，將該相位差4> 1向選擇電路90輸出。
同樣，振子2的縱振動被振動檢測電路84檢測到，該振動檢測 信號被輸入到相位比較電路88中。相位比較電路88求出該振動檢測
信號與A相的驅(qū)動控制信號的相位差4)2，將該相位差d)2向選擇電 路90輸出。
在選擇電路90中，選擇上述相位差4> 1與相位差d) 2中的較大的 振動檢測信號，將選擇的振動檢測信號與基準(zhǔn)相位差cbref的差量A d)向頻率控制電路70輸出。
頻率控制電路70基于從選擇電路90給出的差量A (]>，進(jìn)行驅(qū)動
交變電壓的控制。
如以上說明，根據(jù)有關(guān)本實施方式的超聲波馬達(dá)，由于控制共通 的驅(qū)動交變電壓的頻率以使與振子1、 2的振動成比例的各個振動檢 測信號和對振子1、 2施加的共通的兩相的驅(qū)動控制信號的一個的相 位差中較大的相位差成為規(guī)定的值，所以能夠不損害振子l、 2的驅(qū) 動力而分別高效率地驅(qū)動。
此外，通過這樣基于較大的相位差調(diào)節(jié)驅(qū)動頻率，能夠得到如以 下那樣的效果。
圖22中表示振子1、 2的驅(qū)動頻率與驅(qū)動力的關(guān)系的一例。在該 圖中，橫軸表示驅(qū)動頻率f (kHz),縱軸表示驅(qū)動力。如圖22所示， 例如在將振子1的共振頻率設(shè)為fl、振子2的共振頻率設(shè)為G(f2>fl) 的情況下，各振子l、 2在由各自的共振頻率fl、 f2驅(qū)動的情況下得 到最大的驅(qū)動力。此外，驅(qū)動頻率變得比共振頻率fl、 f2大時，驅(qū) 動力平緩地減少，驅(qū)動頻率變得比共振頻率fl、 f2小時，驅(qū)動力急 劇地減少。
因而，在驅(qū)動頻率從共振頻率偏離的情況下，驅(qū)動頻率向比共振 頻率高的方向偏離更能夠抑制驅(qū)動力的降低。
在第1實施方式中，將驅(qū)動頻率設(shè)定為共振頻率fl、 f2的大致中 間的頻率，但該驅(qū)動頻率對于振子1而言由于是比共振頻率fl高的 頻率所以驅(qū)動力并不怎么下降。但是，對于振子2來說是以比共振頻 率f2低的頻率驅(qū)動，所以在驅(qū)動力較小的地方使用。結(jié)果，在使振
子1與振子2同時動作的情況下驅(qū)動力有可能會降低。在這樣的情況 下，將驅(qū)動頻率盡量設(shè)定在共振頻率f2的附近，更能夠不損害驅(qū)動 力而高效率地驅(qū)動。即，在使用多個振子驅(qū)動的情況下，在其中共振 頻率最大的振子的共振頻率附近驅(qū)動較好。
這里，圖23中表示驅(qū)動頻率f (kHz)和A相的驅(qū)動控制信號與 振動檢測信號的相位差小的關(guān)系。在該圖中，橫軸表示驅(qū)動頻率f
(kHz)，縱軸表示相位差cl)。如圖23所示，例如在驅(qū)動頻率fa中， A相的驅(qū)動控制信號與振子2的振動檢測信號的相位差d)2'比A相 的驅(qū)動控制信號與振子1的振動檢測信號的相位差小l'大。這樣， 如果以相同的驅(qū)動頻率來看，則共振頻率較高的振子2的相位差》總 是比共振頻率較低的振子1的相位差巾大。由此，通過選擇電路90 選擇相位差小較大的振子2的振動檢測信號，通過頻率控制電路70 基于選擇的相位差小與基準(zhǔn)相位差4)ref的差量A cj)控制驅(qū)動交變電 壓，能夠以振子2的共振頻率的驅(qū)動頻率高效率地驅(qū)動振子1、 2。
以上，參照附圖詳細(xì)地說明了本發(fā)明的實施方式，但具體的結(jié)構(gòu) 并不限于該實施方式，也包括不脫離本發(fā)明的主旨的范圍的設(shè)計變更 等。例如，在上述各實施方式中使用縱振動的振動檢測信號，但也可 以代替它而使用彎曲振動的振動檢測信號。在此情況下，需要根據(jù)縱 振動的振動檢測信號與彎曲振動的振動檢測信號的相位差(在本實施 方式中是卯。)來變更基準(zhǔn)相位差小ref。
權(quán)利要求
1、一種超聲波馬達(dá)，具有交替地層疊了第1壓電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子、和對多個該超聲波振子施加兩相的共通的驅(qū)動交變電壓的控制部，使各上述超聲波振子同時產(chǎn)生縱振動和彎曲振動，使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生橢圓振動，使各上述超聲波振子與接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相對地移動，其特征在于，上述控制部具備振動檢測機(jī)構(gòu)，檢測各上述超聲波振子的振動，輸出平均的振動檢測信號；相位比較機(jī)構(gòu)，檢測對各上述超聲波振子施加的兩相的上述驅(qū)動交變電壓的任一個與上述平均的振動檢測信號的相位差；以及頻率控制機(jī)構(gòu)，控制上述驅(qū)動交變電壓的頻率，以使由該相位比較機(jī)構(gòu)檢測的相位差成為規(guī)定的值。
2、 一種超聲波馬達(dá)，具有交替地層疊了第1壓電元件和第2壓 電元件的多個超聲波振子、和對多個該超聲波振子施加兩相的共通的 驅(qū)動交變電壓的控制部，使各上述超聲波振子同時產(chǎn)生縱振動和彎曲 振動，使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生橢圓振動，使各上述超聲波 振子與接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相對地移動，其特征在 于，上述控制部具備振動檢測機(jī)構(gòu)，檢測各上述超聲波振子的振動，輸出各振動檢測 信號；相位比較機(jī)構(gòu)，分別檢測對各上述超聲波振子施加的兩相的上述 驅(qū)動交變電壓的任一個與各上述振動檢測信號的相位差；選擇機(jī)構(gòu)，選擇由該相位比較機(jī)構(gòu)檢測到的多個上述相位差中的最大的相位差；以及頻率控制機(jī)構(gòu)，控制上述驅(qū)動交變電壓的頻率，以使由該選擇機(jī) 構(gòu)選擇的相位差成為規(guī)定的值。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的超聲波馬達(dá)，其特征在于，上述振 動檢測信號是與各上述超聲波振子的縱振動成比例的縱振動檢測信 號或與彎曲振動成比例的彎曲振動檢測信號。
4、 一種超聲波馬達(dá)的驅(qū)動方法，該超聲波馬達(dá)對交替地層疊了 第1壓電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子施加兩相的共通的驅(qū) 動交變電壓，使各上述超聲波振子同時產(chǎn)生縱振動和彎曲振動，使各 上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生橢圓振動，使各上述超聲波振子與接觸 在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相對地移動，該驅(qū)動方法的特征在 于，具備振動檢測過程，檢測各上述超聲波振子的振動，輸出平均的振動 檢測信號；相位比較過程，檢測對各上述超聲波振子施加的兩相的上述驅(qū)動 交變電壓的任一個與上述平均的振動檢測信號的相位差；以及頻率控制過程，控制上述驅(qū)動交變電壓的頻率，以使由該相位比 較過程檢測的相位差成為規(guī)定的值。
5、 一種超聲波馬達(dá)的驅(qū)動方法，該超聲波馬達(dá)對具有交替地層 疊了第1壓電元件和第2壓電元件的多個超聲波振子施加兩相的共通 的驅(qū)動交變電壓，使各上述超聲波振子同時產(chǎn)生縱振動和彎曲振動， 使各上述超聲波振子的輸出端產(chǎn)生橢圓振動，使各上述超聲波振子與 接觸在各上述超聲波振子上的被驅(qū)動體相對地移動，其特征在于，具備-振動檢測過程，檢測各上述超聲波振子的振動，輸出各振動檢測 信號； 相位比較過程，分別檢測對各上述超聲波振子施加的兩相的上述驅(qū)動交變電壓的任一個與各上述振動檢測信號的相位差；選擇過程，選擇由該相位比較過程檢測到的多個上述相位差中的最大的相位差；以及頻率控制過程，控制上述驅(qū)動交變電壓的頻率，以使由該選擇過 程選擇的相位差成為規(guī)定的值。
6、如權(quán)利要求4或5所述的超聲波馬達(dá)的驅(qū)動方法，其特征在 于，上述振動檢測信號是與各上述超聲波振子的縱振動成比例的縱振 動檢測信號或與彎曲振動成比例的彎曲振動檢測信號。
全文摘要
本發(fā)明能夠防止被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)的發(fā)生，并且將超聲波馬達(dá)的驅(qū)動效率保持為一定，實現(xiàn)穩(wěn)定的馬達(dá)驅(qū)動。超聲波馬達(dá)是具有交替地層疊了多個壓電陶瓷片的振子、和對振子施加兩相的共通的驅(qū)動交變電壓的控制裝置、使振子同時產(chǎn)生縱振動和彎曲振動、使振子的摩擦接觸元件產(chǎn)生大致橢圓振動、使振子與接觸在其上的轉(zhuǎn)子相對地移動的馬達(dá)，控制裝置具備振動檢測電路，檢測振子的振動，輸出平均的振動檢測信號；相位比較電路，檢測對振子施加的兩相的驅(qū)動交變電壓的任一個與平均的振動檢測信號的相位差；頻率控制電路，控制驅(qū)動交變電壓的頻率，以使該相位差成為規(guī)定的值。
文檔編號H02N2/00GK101207342SQ20071016030
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者舟洼朋樹 申請人:奧林巴斯株式會社