JP2000092869A - Driving circuit for ultrasonic motor - Google Patents
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータの駆
動回路の技術分野に属し、特に、進行型超音波モータを
作動させるために必要な高電圧の交流を作る超音波モー
タの駆動回路の技術分野に属するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a driving circuit for an ultrasonic motor, and more particularly, to a driving circuit for an ultrasonic motor for producing a high-voltage alternating current necessary for operating a traveling ultrasonic motor. It belongs to the technical field.
【従来の技術分野】従来から、超音波モータが種々開発
されており、この超音波モータの1つである進行型超音
波モータは、次のような原理によって動作するようにな
っている。すなわち、ステータである弾性体の表面に、
縦波と横波とが合成され、弾性体の長手方向に音速で伝
播する進行波を形成すると、この進行波により、弾性体
の表面が楕円振動を行うようになる。そして、このよう
な楕円振動を行っている弾性体の表面に、ロータを加圧
接触させると、ロータは弾性体の楕円振動による頂点に
接触して、ロータとステータとの間の摩擦により振動速
度で進行波と逆方向に移動するようになる。このような
進行型超音波モータのステータである弾性体に進行波を
形成するには、屈曲弾性波が用いられる。この屈曲弾性
波を発生させる方法について説明する。図12(a)に
示すように、ステータaが、隣り合う区分が交互に厚み
方向に分極処理された圧電体(圧電セラミック)bを弾
性体cに貼り付けることにより構成される。図におい
て、圧電体bの矢印は分極方向を表している。圧電セラ
ミックbに高周波電圧を印加した場合、その印加周波数
がステータaの固有振動数に等しければ、ステータaは
共振し、図13に示すように円周方向に屈曲振動を起こ
す。このステータaの振動波は円周方向に例えば図13
のように9波長に分割してあれば9個の波の山m1〜m9
が形成されるようになり、この波はいわゆる定在波と称
されるものである。一方、図12および図14に示すよ
うに、圧電セラミック2の区分Aと区分Bとの相互位置
の位相を印加高周波電圧の3/4波長(λ)ずらせ、か
つ区分Aと区分Bとに相互に時間的位相が90゜異なる
高周波電圧Ф0およびФ90を印加すると、前述のように
それぞれの高周波電圧Ф0,Ф90により定在波が発生する
が、これらの定在波が相互に干渉を起こして合成される
ことにより、初めて進行波が形成されるようになる。2. Description of the Related Art Conventionally, various ultrasonic motors have been developed, and a progressive ultrasonic motor, which is one of the ultrasonic motors, operates according to the following principle. That is, on the surface of the elastic body that is the stator,
When the longitudinal wave and the transverse wave are combined to form a traveling wave that propagates at the speed of sound in the longitudinal direction of the elastic body, the traveling wave causes the surface of the elastic body to perform elliptical vibration. When the rotor is brought into pressure contact with the surface of the elastic body that is performing such elliptical vibration, the rotor comes into contact with the apex of the elastic body due to the elliptical vibration, and the vibration speed is increased due to the friction between the rotor and the stator. Then, it moves in the opposite direction to the traveling wave. In order to form a traveling wave on an elastic body which is a stator of such a traveling ultrasonic motor, a bending elastic wave is used. A method for generating this bending elastic wave will be described. As shown in FIG. 12A, a stator a is configured by attaching a piezoelectric body (piezoelectric ceramic) b in which adjacent sections are alternately polarized in the thickness direction to an elastic body c. In the figure, the arrow of the piezoelectric body b indicates the polarization direction. When a high-frequency voltage is applied to the piezoelectric ceramic b and the applied frequency is equal to the natural frequency of the stator a, the stator a resonates and causes bending vibration in the circumferential direction as shown in FIG. The vibration wave of the stator a is, for example, shown in FIG.
If it is divided into 9 wavelengths like this, 9 wave peaks m 1 to m 9
Is formed, and this wave is a so-called standing wave. On the other hand, as shown in FIGS. 12 and 14, the phases of the mutual positions of the sections A and B of the piezoelectric ceramic 2 are shifted by / wavelength (λ) of the applied high-frequency voltage, and the sections A and B are mutually shifted. 90 ° time phase different by applying a high frequency voltage .PHI 0 and .PHI 90, each of the high-frequency voltage .PHI 0 as described above, the standing wave is generated by .PHI 90, the interference of these standing waves are mutually The traveling wave is formed only for the first time by being combined.
【発明が解決しようとする課題】ところで、この超音波
モータの作動に必要な電力として、前述のように相互に
時間的位相が90゜異なる高周波電圧Ф0およびФ90の
交流が必要となるが、超音波モータの効率を高くするに
は、交流を最適な周波数に保持させる必要がある。ま
た、超音波モータの駆動回路には、その信頼性を向上さ
せることが求められる。しかも、超音波モータの駆動回
路には、このような交流をより簡単に作ることが求めら
れる。本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、信頼性の高く、簡単に最適な周波
数の交流を作ることのできる超音波モータの駆動回路を
提供することである。By the way, as the electric power required for the operation of the ultrasonic motor, as described above, the alternating current of the high-frequency voltages Ф 0 and Ф 90 whose time phases are different from each other by 90 ° is required. To increase the efficiency of the ultrasonic motor, it is necessary to maintain the alternating current at an optimum frequency. In addition, the drive circuit of the ultrasonic motor is required to improve its reliability. In addition, a drive circuit for the ultrasonic motor is required to easily generate such an alternating current. The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a drive circuit for an ultrasonic motor that is highly reliable and can easily generate an AC having an optimum frequency. .
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項1の発明の超音波モータの駆動回路は、超
音波モータを作動させるために必要な高電圧の交流を作
る超音波モータの駆動回路において、直流電源と、超音
波モータを駆動するための所定位相差の2相の高周波電
圧の交流超音波モータに印加するトランスと、前記直流
電源からの直流電流を前記トランスに所定のタイミング
で流すように動作するスイッチング手段と、このスイッ
チング手段を前記所定のタイミングで作動制御する中央
処理装置とからなることを特徴としている。また、請求
項2の発明は、前記スイッチング手段の昇温を監視する
温度検知手段が設けられており、前記中央処理装置が、
前記温度検知手段によって検知された前記スイッチング
手段の温度が第1の一定温度以上のとき、前記超音波モ
ータの駆動を停止するか、または前記超音波モータの出
力を低下することを特徴としている。更に、請求項3の
発明は、前記スイッチング手段の昇温を監視する温度検
知手段が設けられており、前記中央処理装置は、前記温
度検知手段によって検知された前記スイッチング手段の
温度が第1設定温度以上のとき、前記超音波モータの駆
動を停止するか、または前記超音波モータの出力を第1
の所定出力より低下させ、かつ前記第1設定温度より低
い第2設定温度以下になったとき、前記超音波モータを
第1の所定出力以上で再駆動することを特徴としてい
る。更に、請求項4の発明は、前記トランスの昇温を監
視する温度検知手段が設けられており、前記中央処理装
置が、この温度検知手段によって検知された前記トラン
スの温度が第2の一定温度以上のとき、前記超音波モー
タの駆動を停止するか、または前記超音波モータの出力
を低下することを特徴としている。更に、請求項5の発
明は、前記トランスの昇温を監視する温度検知手段が設
けられており、前記中央処理装置が、前記温度検知手段
によって検知された前記トランスの温度が第3設定温度
以上のとき、前記超音波モータの駆動を停止するか、ま
たは前記超音波モータの出力を第2の所定出力より低下
させ、かつ前記第3設定温度より低い第4設定温度以下
になったとき、前記超音波モータを第2の所定出力以上
で再駆動することを特徴としている。更に、請求項6の
発明は、前記超音波モータの回転状態の情報信号が前記
中央処理装置に供給され、前記中央処理装置がこの情報
信号に基づいて前記超音波モータの異常を検知したと
き、前記超音波モータの駆動を停止することを特徴とし
ている。更に、請求項7の発明は、超音波モータを作動
させるために必要な高電圧の交流を作る超音波モータの
駆動回路において、直流電源と、前記直流電源からの直
流を+電位および−電位による直流高電圧に変換する直
流高電圧変換手段と、この直流高電圧変換手段からの+
電位および−電位による直流高電圧を超音波モータに所
定のタイミングで流すように動作するスイッチング手段
と、このスイッチング手段を前記所定のタイミングで作
動制御する中央処理装置とからなることを特徴としてい
る。更に、請求項8の発明は、更に、前記スイッチング
手段からの出力を正弦波に変換して超音波モータに供給
させる正弦波変換手段を備えていることを特徴としてい
る。更に、請求項9の発明は、前記中央処理装置が、超
音波モータの外部情報に基づいてスイッチング手段の作
動タイミングを設定することを特徴としている。更に、
請求項10の発明は、前記中央処理装置が、前記超音波
モータの回転状態に基づいてスイッチング手段の作動タ
イミングを設定することを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a driving circuit for an ultrasonic motor according to the first aspect of the present invention comprises an ultrasonic motor for generating a high voltage alternating current necessary for operating the ultrasonic motor. In a motor drive circuit, a DC power supply, a transformer for applying an AC ultrasonic motor of a two-phase high-frequency voltage having a predetermined phase difference for driving the ultrasonic motor, and a DC current from the DC power supply to the transformer. And a central processing unit that controls the operation of the switching means at the predetermined timing. The invention according to claim 2 is provided with a temperature detecting means for monitoring a temperature rise of the switching means, and the central processing unit comprises:
When the temperature of the switching means detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a first fixed temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped or the output of the ultrasonic motor is reduced. Further, the invention according to claim 3 is provided with a temperature detecting means for monitoring a temperature rise of the switching means, and the central processing unit determines that the temperature of the switching means detected by the temperature detecting means is a first setting. When the temperature is equal to or higher than the temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped, or the output of the ultrasonic motor is set to the first level.
And when the temperature falls below a second set temperature lower than the first set temperature, the ultrasonic motor is re-driven at a first set output or higher. Further, the invention according to claim 4 is provided with a temperature detecting means for monitoring a rise in the temperature of the transformer, and the central processing unit determines that the temperature of the transformer detected by the temperature detecting means is a second constant temperature. In the above, the driving of the ultrasonic motor is stopped or the output of the ultrasonic motor is reduced. Further, the invention according to claim 5 is provided with a temperature detecting means for monitoring a rise in the temperature of the transformer, and the central processing unit detects that the temperature of the transformer detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a third set temperature. At the time of, the drive of the ultrasonic motor is stopped, or the output of the ultrasonic motor is reduced below a second predetermined output, and when the temperature falls below a fourth set temperature lower than the third set temperature, It is characterized in that the ultrasonic motor is driven again at a second predetermined output or more. Further, according to the invention of claim 6, when the information signal of the rotation state of the ultrasonic motor is supplied to the central processing unit, when the central processing unit detects abnormality of the ultrasonic motor based on the information signal, The driving of the ultrasonic motor is stopped. Further, the invention according to claim 7 is a drive circuit for an ultrasonic motor for producing a high voltage alternating current necessary for operating the ultrasonic motor, wherein a direct current power source and a direct current from the direct current power source are generated by a + potential and a − potential. DC high voltage converting means for converting to DC high voltage, and +
It is characterized by comprising switching means operating to supply a high DC voltage generated by the potential and the negative potential to the ultrasonic motor at a predetermined timing, and a central processing unit controlling the operation of the switching means at the predetermined timing. Further, the invention according to claim 8 is characterized by further comprising a sine wave converting means for converting the output from the switching means into a sine wave and supplying the sine wave to the ultrasonic motor. Further, the invention of claim 9 is characterized in that the central processing unit sets the operation timing of the switching means based on external information of the ultrasonic motor. Furthermore,
The invention according to claim 10 is characterized in that the central processing unit sets the operation timing of the switching means based on the rotation state of the ultrasonic motor.
【作用】このように構成された本発明に係る超音波モー
タの駆動回路においては、直流から超音波モータを駆動
するための交流が簡単に作られるようになる。しかも、
外部情報が考慮されるとともに超音波モータの回転状態
がフィードバックされることにより、超音波モータに印
加する交流が最適な周波数に保持されるようになり、超
音波モータの効率が高くなる。また、本発明の超音波モ
ータの駆動回路は、スイッチング手段の昇温、トランス
の昇温および超音波モータの回転状態の異常を監視する
自己診断機能を備えるようになる。これにより、超音波
モータの駆動回路の信頼性が向上する。In the ultrasonic motor driving circuit according to the present invention having the above-described structure, an alternating current for driving the ultrasonic motor from a direct current can be easily produced. Moreover,
By considering the external information and feeding back the rotational state of the ultrasonic motor, the alternating current applied to the ultrasonic motor is maintained at an optimal frequency, and the efficiency of the ultrasonic motor is increased. Further, the ultrasonic motor drive circuit according to the present invention has a self-diagnosis function of monitoring the temperature rise of the switching means, the temperature rise of the transformer, and the abnormality of the rotational state of the ultrasonic motor. Thereby, the reliability of the drive circuit of the ultrasonic motor is improved.
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る超音波モータ
の駆動回路の実施の形態の一例を示すブロック図、図2
はこの例の電気回路図である。この例の超音波モータの
駆動回路では、低電圧の直流から、位相差が90゜また
は−90゜である2相の高周波電圧の交流を作るように
している。このための駆動回路について説明する。図1
に示すように、この超音波モータの駆動回路1は、低電
圧の直流を発生する直流電源(DC電源)2と、ノイズ
フィルタ3と、直流電源2からの直流を供給、遮断制御
するリレー部4と、直流電源2からの直流の供給を所定
のタイミングパルスで制御するスイッチング素子部5
と、スイッチング素子部5で制御されて供給される直流
により、位相差が90゜である2相で、高電圧に昇圧し
た高周波電圧の交流を発生させて超音波モータ7に供給
するトランス部6と、超音波モータ7の負荷等の外部情
報による信号、DC電源2の電源電圧の状態を監視した
監視信号、スイッチング素子部5および超音波モータ7
からの各フィードバック信号に基づいて、トランス部6
によって発生する交流の周波数が最適となるようにリレ
ー部4およびスイッチング素子部5を制御する中央処理
装置(CPU)8とからなっている。図2に示す電気回
路図を用いて、超音波モータの駆動回路1が低電圧の直
流から、位相差が90゜である2相の高周波電圧の交流
を発生させる方法について説明する。まず、CPU8は
リレー部4に制御信号αを出力してリレー部4のリレー
RLを閉じる。すると、DC電源2から直流の電力が2
つのトランスT1,T2の一次巻線の中央に供給される。
また、CPU8はゲートICにゲート信号βを与えるこ
とにより、ゲートICをCPU8からのタイミングパル
ス信号が導通可能な状態に設定する。更に、CPU8は
スイッチング素子部5における、トランスT1の一次巻
線の両端にそれぞれ接続された2個のスイッチング素子
Q1,Q2およびトランスT2の一次巻線の両端にそれぞれ
接続された2個のスイッチング素子Q3,Q4の図示しな
い放熱フィンに取り付けられたサーミスタN1の検出温
度情報の信号γ、電源電圧の監視情報の信号δ、および
外部情報に基づいて、図3に示すような超音波モータ7
を駆動させるための4層のクロックパルスであるタイミ
ングパルスP1,P2,P3,P4を求めるとともに、これら
のタイミングパルスP1,P2,P3,P4をそれぞれ各スイ
ッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4に出力する。図3に示す
タイミングパルスP1,P2,P3,P4は、P1→P3→P2→
P4→P1の順に出力される。これにより、各スイッチン
グ素子Q1,Q2,Q3,Q4は、これらのタイミングパルス
P1,P2,P3,P4にしたがって、DC電源の直流電流を
各トランスT1,T2の各一次巻線に流すようになる。こ
のため、トランスT1の二次巻線側には昇圧された高周
波電圧の交流Ф0が発生するとともに、トランスT2の二
次巻線側には昇圧された高周波電圧の交流Ф90が発生す
る。このとき、発生した2つの交流Ф0,Ф90の位相差
は、図3に示すタイミングパルスP1,P2,P3,P4によ
り90゜となっている。このようにして、直流から位相
差90゜の2相の高周波電圧の交流が作られるようにな
る。そして、この2相の交流が超音波モータ7に印加さ
れることにより、超音波モータ7が作動する。このと
き、の回転状態(回転数)の情報信号εがCPU8にフ
ィードバッグされる。そして、CPU8は、外部情報お
よび超音波モータ7の回転状態に基づいて、超音波モー
タ7の駆動のための最適な交流波形を求め、求めた交流
波形になるように、タイミングパルスP1,P2,P3,P4
を設定している。このように、この例の駆動回路1によ
れば、超音波モータ7に印加する交流を最適な周波数に
保持させることができるようになるので、超音波モータ
の効率を高くすることができる。しかも、この駆動回路
1によれば、直流により交流を簡単に作ることができる
ようになる。ところで、このように直流から作った交流
により超音波モータ7が作動する場合、この超音波モー
タ7に正弦波が供給されるため、超音波モータ7のコン
デンサ成分とトランスT1,T2の二次側のインダクタン
ス成分とによって、並列共振が行われるようになるが、
この超音波モータ7を長時間駆動させると、この並列共
振の共振周波数の変化により、電源電流がスイッチング
素子Q1,Q2,Q3,Q4に多く流れ、各スイッチング素子
Q1,Q2,Q3,Q4が発熱するようになる。そこで、この
スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4の発熱をサーミスタ
N1で監視し、サーミスタN1で検出された温度が一定温
度以上となったとき、CPU8はタイミングパルスP1,
P2,P3,P4の出力を停止するとともに、ゲートICの
ゲート信号の出力も停止する。これにより、超音波モー
タ7の駆動が停止するようになる。このように、超音波
モータを2重の停止方法で停止させることにより、スイ
ッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4の高温昇温時に、超音波
モータ7を確実に停止するようにしている。なお、サー
ミスタN1で検出された温度が一定温度以上となったと
き、トランスT1,T2によって超音波モータ7に印加す
る電流を低下するようにしてもよい。 また、図4に
示すように第1設定温度とこの第1設定温度より低い第
2設定温度との2つの比較基準温度を設定し、サーミス
タN1で検出された温度が第1設定温度以上となったと
き、超音波モータ7の駆動を停止させるか、または超音
波モータ7の出力を所定出力より低下させるとともに、
サーミスタN1で検出された温度が第2設定温度以下に
なったとき、超音波モータ7を再び所定出力以上で駆動
させるようにして、超音波モータ7の駆動制御にヒステ
リシスを持たせることもできる。更に、超音波モータ7
の回転状態の情報信号をCPU8にフィードバッグさせ
ることにより、CPU8が超音波モータ7の回転状態の
異常を検知したときも前述の2重の停止方法で超音波モ
ータ7を停止するようにしている。このように、この例
の超音波モータ7の駆動回路1は自己診断機能を備えて
おり、異常な昇温および異常な回転状態のときは、超音
波モータ7を2重停止方法で確実に停止するようにして
いるので、駆動回路1の信頼性が向上するようになる。
図5は、本発明の実施の形態の他の例を示す、図2と同
様の電気回路図である。なお、前述の例の駆動回路と同
じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な
説明は省略する。前述のように、超音波モータ7の駆動
時、並列共振が行われるが、この並列共振の共振状態が
崩れたり、超音波モータ7が長時間駆動されたりする
と、トランスT1,T2の巻線も、銅損により発熱するよ
うになる。そこで、この例の駆動回路1では、前述に例
の駆動回路1に加えて、図5に示すように、更にこのト
ランスT1,T2の発熱をサーミスタN2で監視し、サーミ
スタN2で検出された温度情報の信号ζがCPU8に入
力される。このトランスT1,T2の温度が一定温度以上
となったときには、CPU8はタイミングパルスP1,P
2,P3,P4の出力を停止して超音波モータ7の駆動を停
止するか、またはトランスT1,T2によって超音波モー
タ7に印加する電流を低下して超音波モータ7の出力を
所定出力より低下させるようにしている。その場合、サ
ーミスタN2は、図6に示すように発熱の大きな一次側
巻線部分に設けるようにする。タイミングパルスP1,P
2,P3,P4の出力停止により、スイッチング素子Q1,
Q2,Q3,Q4が動作しないので、電流がトランスT1,T2
に印加されなくなり、トランスT1,T2の作動は停止す
る。これにより、トランスT1,T2が保護される。ま
た、超音波モータ7に印加する電流を低下することによ
り、トランスT1,T2の出力が低下するので、トランス
T1,T2の発熱が抑制され、同様にトランスT1,T2が保
護される。このように、この例の超音波モータ7の駆動
回路1は、更にトランスT1,T2の異常な昇温時には、
トランスT1,T2の作動を停止するか、トランスT1,T2
の出力低下するかして、トランスT1,T2の発熱を抑制
しているので、駆動回路1の信頼性が更に向上するよう
になる。なお、このトランスT1,T2の異常な昇温時に
も、前述の図4に示す場合と同様に超音波モータ7の駆
動制御にヒステリシスを持たせるようにすることもでき
る。 この例の超音波モータの駆動回路の他の構成およ
び他の作用効果は、前述の例と同じである。図7は、本
発明の実施の形態の更に他の例を示すブロック図、図8
は、図7に示す例の電気回路図である。なお、前述の各
例の駆動回路と同じ構成要素には同じ符号を付すことに
より、その詳細な説明は省略する。前述の各例では、直
流をスイッチング素子部5によって切換制御しながらト
ランスT1,T2に流すことにより、交流Ф0,Ф90を発生
するようにしているが、この例の超音波モータの駆動回
路1では、直流電源からの直流を、+電位および−電位
による直流高電圧に変換し、これらの直流高電圧をタイ
ミングパルスでスイッチングしながら、超音波モータ7
に供給するようにしている。その場合、スイッチングに
よる直流高電圧の出力波形は方形波となるので、正弦波
に変換して超音波モータ7に供給する。これを具体的に
説明すると、図7に示すようにこの例の超音波モータの
駆動回路1は、直流電源2と、直流電源からの直流を、
+電位および−電位による直流高電圧に変換するDC−
DCコンバータ9と、これらの直流高電圧をスイッチン
グしながら超音波モータ7に出力するスイッチング素子
部5と、タイミングパルスを出力してスイッチング素子
部5を作動制御するCPU8と、スイッチング素子部5
の出力の方形波を正弦波に変換する共振用インダクタン
ス10とからなっている。図8に示す電気回路図を用い
て、この例の超音波モータの駆動回路1が低電圧の直流
から、位相差が90゜である2相の高周波電圧の交流を
発生させる方法について説明する。まず、DC電源2か
ら低電圧の直流がDC−DCコンバータ9に供給される
と、このDC−DCコンバータ9は、供給された直流を
+電位および−電位による直流高電圧に変換して出力す
る。その場合、これらの直流高電圧のうち、一方の+電
位による直流高電圧がスイッチング素子部5の高圧スイ
ッチング素子Q1に供給されるとともに、他方の−電位
による直流高電圧がスイッチング素子部5の高圧スイッ
チング素子Q2に供給される。そして、CPU8は所定
のタイミングパルスP1,P2,P3,P4をスイッチング素
子部5に出力して、各高圧スイッチング素子Q1,Q2を
これらのタイミングパルスP1,P2,P3,P4にしたがっ
て切換制御する。これらのタイミングパルスP1,P2,P
3,P4は、前述の例と同じように設定することもできる
し、外に適宜任意に設定することができる。これによ
り、高圧スイッチング素子Q1から高周波電圧Ф0が出力
されるとともに、高圧スイッチング素子Q2から、高周
波電圧Ф0と時間的位相が90゜異なる高周波電圧Ф90
が出力される。このとき、各高圧スイッチング素子Q1,
Q2からの各高周波電圧Ф0,Ф90は方形波となってい
て、超音波モータ7を滑らかに駆動することができない
ので、共振用インダクタンス10によってこれらの方形
波が正弦波に変換されて超音波モータ7に供給される。
これにより、超音波モータ7が滑らかに駆動する。この
例の超音波モータの駆動回路1の他の作用効果は、前述
の各例と同じである。図9は、本発明の実施の形態の更
に他の例を示す、図5と同様の電気回路図である。な
お、前述の各例の駆動回路と同じ構成要素には同じ符号
を付すことにより、その詳細な説明は省略する。前述の
図5に示す例では、スイッチング素子部5において4個
のスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4を用い、各スイッ
チング素子Q1,Q2,Q3,Q4に対して、トランス部6に
おける各トランスT1,T2の一次側コイルをそれぞれ設
けるとともに、更にCPU8から4つのタイミングパル
スP1,P2,P3,P4からなる4相クロックパルスを出力
するようにしているが、この図9に示す例では、スイッ
チング素子部5において2個のスイッチング素子Q2,Q
4を省略して、残りの2個のスイッチング素子Q1,Q3を
用いているとともに、両スイッチング素子Q1,Q3に対
して各トランスT1,T2の一次側コイルをそれぞれ設け
るとともに、図10(a)に示すように、図3に示す4
つタイミングパルスのうち、スイッチング素子Q1,Q3
に対する2つのタイミングパルスP1,P3からなる2相
のクロックパルスをCPU8から出力するようにしてい
る。そして、一方のタイミングパルスP1により、スイ
ッチング素子Q1の出力は、図10(b)に示すような
正弦波の上側部分のみの出力となる。同様に、他方のタ
イミングパルスP3により、スイッチング素子Q3の出力
は、図10(b)に示すような正弦波の上側部分のみの
出力となる。これらのスイッチング素子Q1,Q3の出力
は、互いに位相が1/4波長(λ)つまり90゜ずれた
ものとなっている。この例の超音波モータの駆動回路の
他の構成は、図5に示す例と同じである。このように構
成されたこの例の超音波モータの駆動回路1において
は、スイッチング素子Q1の出力で、トランスT1がこの
スイッチング素子Q1の出力を増圧して出力する。この
とき、スイッチング素子Q1の出力が図10(b)に示
すように正弦波の下側部分(−側部分)が欠けて、この
部分ではスイッチング素子Q1が出力しないが、トラン
スT1の二次側のフライバック効果と、トランスT1の二
次側のインダクタンスLおよび超音波モータ7の容量C
に基づく負荷による共振効果とにより、図10(c)に
示すようにスイッチング素子Q1の出力しない部分で
も、正弦波の下側部分(−側部分)を出力するようにな
る。結局、トランスT1から超音波モータ1に供給され
る高周波電圧Ф0はフルの正弦波の波形となる。同様に
して、トランスT2から超音波モータ1に供給される高
周波電圧Ф90もフルの正弦波の波形となり、その場合、
この高周波電圧Ф90は高周波電圧Ф0に対して、位相が
1/4波長(λ)すなわち90゜ずれたものとなる。こ
の例の超音波モータ7の駆動回路1によれば、図5に示
す例に比べてスイッチング素子が2個減少して部品点数
を削減できるとともに、トランスはその内部回路が減少
し、トランスの作成が簡単になる。しかも、CPU8が
出力するタイミングパルスも2つ減少して2相クロック
パルスとなるので、制御が容易になるとともに、プログ
ラム処理が簡単になって、CPU8のレベルを下げるこ
とができる。これにより、駆動回路1のコストを低減す
ることができるとともに、CPU8における基板のサイ
ズの縮小化を図ることができる。この例の超音波モータ
の駆動回路の他の作用効果は、図5に示す例と同じであ
る。図11は、本発明の実施の形態の更に他の例を示
す、図8と同様の電気回路図である。なお、前述の各例
の駆動回路と同じ構成要素には同じ符号を付すことによ
り、その詳細な説明は省略する。前述の図8に示す例で
は、スイッチング素子部5の2個の高圧スイッチング素
子Q1;Q2を、それぞれ2個のタイミングパルスをP1,
P2;P3,P4で制御するようにしているが、この例の駆
動回路1では、図11に示すように各高圧スイッチング
素子Q1,Q2を、それぞれ1個のタイミングパルスP1,
P3で制御するようにしている。このときの、タイミン
グパルスP1,P3は図10(a)と同じである。この例
の超音波モータの駆動回路の他の構成は、図8に示す例
と同じである。そして、高圧スイッチング素子Q1から
の出力である高周波電圧Ф0と高圧スイッチング素子Q2
からの出力である高周波電圧Ф90とが、共振用インダク
タンス10のフライバック効果と、共振用インダクタン
ス10および超音波モータ7の容量Cに基づく負荷によ
る共振効果とによりフルの正弦波に変換されて超音波モ
ータ7に供給される。これにより、超音波モータ7が滑
らかに駆動する。この例の超音波モータ7の駆動回路1
によれば、図8に示す例に比べてCPU8が出力するタ
イミングパルスが2つ減少して2相クロックパルスとな
るので、制御が容易になるとともに、プログラム処理が
簡単になって、CPU8のレベルを下げることができ
る。これにより、駆動回路1のコストを低減することが
できるとともに、CPU8における基板のサイズの縮小
化を図ることができる。この例の超音波モータの駆動回
路1の他の作用効果は、図8に示す例と同じである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of a drive circuit for an ultrasonic motor according to the present invention.
Is an electric circuit diagram of this example. In the drive circuit of the ultrasonic motor of this example, an alternating current of two-phase high-frequency voltage having a phase difference of 90 ° or −90 ° is generated from a low-voltage direct current. A drive circuit for this will be described. FIG.
As shown in FIG. 1, a drive circuit 1 for the ultrasonic motor includes a DC power supply (DC power supply) 2 for generating a low-voltage DC, a noise filter 3, and a relay unit for supplying and cutting off DC from the DC power supply 2. 4, a switching element unit 5 for controlling the supply of DC from the DC power supply 2 with a predetermined timing pulse
And a DC section controlled by the switching element section 5 to generate a high-frequency voltage AC that has been boosted to a high voltage in two phases with a phase difference of 90 °, and supplies the AC to the ultrasonic motor 7. And a signal based on external information such as the load of the ultrasonic motor 7, a monitoring signal for monitoring the state of the power supply voltage of the DC power supply 2, the switching element unit 5 and the ultrasonic motor 7
Based on each feedback signal from the
And a central processing unit (CPU) 8 for controlling the relay unit 4 and the switching element unit 5 so that the frequency of the AC generated by the switching unit becomes optimum. With reference to the electric circuit diagram shown in FIG. 2, a description will be given of a method in which the ultrasonic motor drive circuit 1 generates a two-phase high-frequency voltage AC having a phase difference of 90 ° from a low-voltage DC. First, the CPU 8 outputs the control signal α to the relay unit 4 and closes the relay RL of the relay unit 4. Then, the DC power from the DC power source 2 becomes 2
The transformers T 1 and T 2 are supplied to the center of the primary winding.
Further, the CPU 8 sets the gate IC to a state where the timing pulse signal from the CPU 8 can be conducted by giving the gate signal β to the gate IC. Furthermore, CPU 8 is in the switching element 5, which is connected to both ends of the two primary windings of the switching elements Q 1, Q 2 and the transformer T 2 which is connected to both ends of the primary winding of the transformer T 1 2 number of switching elements Q 3, signals detected temperature information of the thermistor N 1 attached to the heat radiating fins (not shown) of the Q 4 gamma, signal monitoring information of the power supply voltage [delta], and on the basis of external information, as shown in FIG. 3 Ultrasonic motor 7
Timing pulse P 1 is a 4-layer clock pulse for driving the, P 2, P 3, with determining the P 4, these timing pulses P 1, P 2, P 3, each switching element P 4 respectively Q 1 , Q 2 , Q 3 and Q 4 are output. The timing pulses P 1 , P 2 , P 3 and P 4 shown in FIG. 3 are P 1 → P 3 → P 2 →
It is output in the order of P 4 → P 1 . As a result, each switching element Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 causes the DC current of the DC power supply to pass through each transformer T 1 , T 2 according to these timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , P 4. In each of the primary windings. Therefore, the AC .PHI 0 of boosted high-frequency voltage is generated in the secondary winding side of the transformer T 1, AC .PHI 90 of the high-frequency voltage boosted in the secondary winding side of the transformer T 2 occurs I do. At this time, the phase difference between the two alternating currents Ф 0 and Ф 90 generated is 90 に よ り due to the timing pulses P 1 , P 2 , P 3 and P 4 shown in FIG. In this manner, an alternating current of two-phase high-frequency voltage having a phase difference of 90 ° from the direct current is generated. When the two-phase alternating current is applied to the ultrasonic motor 7, the ultrasonic motor 7 operates. At this time, the information signal ε of the rotation state (number of rotations) is fed back to the CPU 8. Then, the CPU 8 obtains an optimum AC waveform for driving the ultrasonic motor 7 based on the external information and the rotation state of the ultrasonic motor 7, and sets the timing pulses P 1 , P 2, P 3, P 4
Is set. As described above, according to the drive circuit 1 of this example, the alternating current applied to the ultrasonic motor 7 can be maintained at the optimum frequency, so that the efficiency of the ultrasonic motor can be increased. In addition, according to the drive circuit 1, an alternating current can be easily generated by a direct current. By the way, when the ultrasonic motor 7 is operated by the alternating current generated from the direct current as described above, a sine wave is supplied to the ultrasonic motor 7, so that the capacitor component of the ultrasonic motor 7 and the transformers T 1 and T 2 are different. The parallel resonance occurs due to the inductance component on the secondary side,
When the ultrasonic motor 7 is driven for a long time, a large amount of power supply current flows through the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 due to the change in the resonance frequency of the parallel resonance, and the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 and Q 4 generate heat. Therefore, the heat generation of the switching elements Q 1, Q 2, Q 3 , Q 4 and monitored by thermistor N 1, when the temperature detected by the thermistor N 1 is equal to or greater than a predetermined temperature, CPU 8 is a timing pulse P 1,
The output of P 2 , P 3 , and P 4 is stopped, and the output of the gate signal of the gate IC is also stopped. As a result, the driving of the ultrasonic motor 7 stops. As described above, by stopping the ultrasonic motor by the double stop method, the ultrasonic motor 7 is reliably stopped when the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are heated to a high temperature. I have. When the temperature detected by the thermistor N 1 is equal to or higher than a predetermined temperature, the current applied to the ultrasonic motor 7 may be reduced by the transformers T 1 and T 2 . Further, to set the two comparison reference temperatures of the first set temperature lower than the first set temperature second set temperature, as shown in FIG. 4, the temperature detected by the thermistor N 1 is first set temperature or more and When this happens, the driving of the ultrasonic motor 7 is stopped, or the output of the ultrasonic motor 7 is reduced below a predetermined output,
When the temperature detected by the thermistor N 1 becomes equal to or lower than the second set temperature, the ultrasonic motor 7 is driven again at a predetermined output or higher, so that the drive control of the ultrasonic motor 7 may have hysteresis. . Further, the ultrasonic motor 7
Is fed back to the CPU 8 so that the CPU 8 stops the ultrasonic motor 7 by the above-described double stop method even when the CPU 8 detects an abnormality in the rotational state of the ultrasonic motor 7. . As described above, the drive circuit 1 of the ultrasonic motor 7 of this example has the self-diagnosis function, and when the temperature is abnormally increased and the rotational state is abnormal, the ultrasonic motor 7 is reliably stopped by the double stop method. Therefore, the reliability of the drive circuit 1 is improved.
FIG. 5 is an electric circuit diagram similar to FIG. 2, showing another example of the embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the above-described drive circuit are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. As described above, when the ultrasonic motor 7 is driven, parallel resonance occurs. However, if the resonance state of the parallel resonance is broken or if the ultrasonic motor 7 is driven for a long time, the windings of the transformers T 1 and T 2 are increased. The wires also generate heat due to copper loss. Therefore, the driving circuit 1 of this embodiment, in addition to the driving circuit 1 of the example described above, as shown in FIG. 5, further heating of the transformer T 1, T 2 and monitored with a thermistor N 2, a thermistor N 2 Signal ζ of the detected temperature information is input to CPU 8. When the temperatures of the transformers T 1 and T 2 are equal to or higher than a certain temperature, the CPU 8 issues timing pulses P 1 and P 2
2, P 3, and stops the output of the P 4 stops driving the ultrasonic motor 7, or the transformer T 1, T 2 by the output of the ultrasonic motor 7 decreases the current applied to the ultrasonic motor 7 Is made lower than a predetermined output. In this case, the thermistor N 2 is provided in the primary winding portion that generates a large amount of heat as shown in FIG. Timing pulse P 1 , P
2 , P 3 , P 4 output stops, switching elements Q 1 ,
Since Q 2 , Q 3 , and Q 4 do not operate, current flows through the transformers T 1 , T 2
, And the operation of the transformers T 1 and T 2 stops. Thereby, the transformers T 1 and T 2 are protected. Moreover, by reducing the current applied to the ultrasonic motor 7, the output of the transformer T 1, T 2 is reduced, suppressed heat generation of the transformer T 1, T 2 is likewise transformer T 1, T 2 is Protected. As described above, the drive circuit 1 of the ultrasonic motor 7 in this example further operates when the transformers T 1 and T 2 are abnormally heated.
The operation of the transformers T 1 and T 2 is stopped or the transformers T 1 and T 2
Or the heat generation of the transformers T 1 and T 2 is suppressed, so that the reliability of the drive circuit 1 is further improved. Note that the drive control of the ultrasonic motor 7 can be provided with hysteresis even when the transformers T 1 and T 2 are abnormally heated, as in the case shown in FIG. Other configurations and other effects of the drive circuit of the ultrasonic motor of this example are the same as those of the above-described example. FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the embodiment of the present invention.
Fig. 8 is an electric circuit diagram of the example shown in Fig. 7. Note that the same components as those of the drive circuit of each of the above-described examples are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. In each of the above-described examples, the alternating current Ф 0 and Ф 90 are generated by flowing the direct current to the transformers T 1 and T 2 while performing switching control by the switching element unit 5. The drive circuit 1 converts the DC from the DC power supply into a DC high voltage by + potential and −potential, and switches the DC high voltage by a timing pulse while controlling the ultrasonic motor 7.
To supply it. In this case, the output waveform of the DC high voltage resulting from the switching is a square wave, and is converted into a sine wave and supplied to the ultrasonic motor 7. More specifically, as shown in FIG. 7, a drive circuit 1 for an ultrasonic motor according to this embodiment includes a DC power supply 2 and a DC from the DC power supply.
DC- for converting to DC high voltage by + potential and -potential
A DC converter 9, a switching element unit 5 that outputs these DC high voltages to the ultrasonic motor 7 while switching them, a CPU 8 that outputs a timing pulse to control the operation of the switching element unit 5, and a switching element unit 5.
And a resonance inductance 10 for converting the output square wave into a sine wave. With reference to the electric circuit diagram shown in FIG. 8, a description will be given of a method in which the ultrasonic motor drive circuit 1 of this example generates two-phase high-frequency AC having a phase difference of 90 ° from low-voltage DC. First, when a low-voltage direct current is supplied from the DC power supply 2 to the DC-DC converter 9, the DC-DC converter 9 converts the supplied direct current into a high direct-current voltage by a + potential and a − potential, and outputs the high voltage. . In that case, among these DC high voltage with a DC high voltage by one positive potential is supplied to the high-pressure switching element to Q 1 switching element portion 5, the other - DC high voltage due to the potential of the switching element portion 5 It is supplied to the high-pressure switching element Q 2. Then, the CPU 8 outputs predetermined timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , P 4 to the switching element section 5 and outputs the respective high-voltage switching elements Q 1 , Q 2 to these timing pulses P 1 , P 2 , P 4. 3, the switching control in accordance with P 4. These timing pulses P 1 , P 2 , P
3, P 4 can can either be configured in the same way as the previous example, to set the appropriate optionally outside. Thus, the high-frequency voltage .PHI 0 from the high pressure switching element Q 1 is outputted from the high-pressure switching element Q 2, a high frequency voltage .PHI 0 temporal phase difference of 90 ° RF voltage .PHI 90
Is output. At this time, each high-voltage switching element Q 1 ,
Since the high-frequency voltages Ф 0 and か ら90 from Q 2 are square waves and cannot drive the ultrasonic motor 7 smoothly, these square waves are converted into sine waves by the resonance inductance 10. It is supplied to the ultrasonic motor 7.
Thus, the ultrasonic motor 7 is driven smoothly. Other functions and effects of the ultrasonic motor drive circuit 1 of this example are the same as those of the above-described examples. FIG. 9 is an electric circuit diagram similar to FIG. 5, showing still another example of the embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the drive circuit of each of the above-described examples are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. In the example shown in FIG. 5 described above, four switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are used in the switching element section 5, and each switching element Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 is used . The primary coil of each of the transformers T 1 and T 2 in the transformer section 6 is provided, and the CPU 8 outputs a four-phase clock pulse composed of four timing pulses P 1 , P 2 , P 3 and P 4. However, in the example shown in FIG. 9, two switching elements Q 2 , Q
4 is omitted, the remaining two switching elements Q 1 and Q 3 are used, and primary coils of transformers T 1 and T 2 are provided for both switching elements Q 1 and Q 3 , respectively. As shown in FIG. 10 (a), as shown in FIG.
Switching elements Q 1 , Q 3
The CPU 8 outputs a two-phase clock pulse composed of two timing pulses P 1 and P 3 with respect to. By one of the timing pulses P 1, the output of the switching element Q 1 is, the output of only the upper portion of a sine wave as shown in Figure 10 (b). Similarly, the other of the timing pulses P 3, the output of the switching element Q 3 are the output of only the upper portion of a sine wave as shown in Figure 10 (b). The outputs of these switching elements Q 1 and Q 3 are shifted from each other by 1 / wavelength (λ), that is, 90 °. The other configuration of the drive circuit of the ultrasonic motor of this example is the same as the example shown in FIG. In the driving circuit 1 of the ultrasonic motor of this example is configured, the output of the switching element Q 1, transformer T 1 is outputted to boosts the output of the switching element Q 1. At this time, the lower portion of the sine wave as the output of the switching element Q 1 is shown in FIG. 10 (b) (- side portion) is missing, but does not output the switching element Q 1 is in this part, the transformer T 1 The secondary flyback effect, the secondary inductance L of the transformer T 1 and the capacitance C of the ultrasonic motor 7
The resonance effect of the load based on, at the output and not part of the switching element Q 1 as shown in FIG. 10 (c), the lower portion of the sine wave - so to output the (side portions). After all, the high-frequency voltage .PHI 0 supplied from the transformer T 1 to the ultrasonic motor 1 becomes full sinusoidal waveform. Similarly, the high-frequency voltage Ф 90 supplied from the transformer T 2 to the ultrasonic motor 1 also has a full sine wave waveform.
The high frequency voltage .PHI 90 for the high-frequency voltage .PHI 0, becomes phase-quarter wavelength (lambda) i.e. 90 DEG. According to the drive circuit 1 of the ultrasonic motor 7 of this example, the number of switching elements can be reduced by two compared with the example shown in FIG. 5 and the number of parts can be reduced. Becomes easier. In addition, since the timing pulse output from the CPU 8 is reduced by two to become a two-phase clock pulse, the control is facilitated, the program processing is simplified, and the level of the CPU 8 can be lowered. Thus, the cost of the drive circuit 1 can be reduced, and the size of the substrate in the CPU 8 can be reduced. Other functions and effects of the drive circuit of the ultrasonic motor of this example are the same as those of the example shown in FIG. FIG. 11 is an electric circuit diagram similar to FIG. 8, showing still another example of the embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the drive circuit of each of the above-described examples are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. In the example shown in FIG. 8 described above, the two high-voltage switching elements Q 1 ; Q 2 of the switching element section 5 are respectively supplied with two timing pulses P 1 ,
P 2 ; P 3 , P 4 are controlled. In the drive circuit 1 of this example, as shown in FIG. 11, each high-voltage switching element Q 1 , Q 2 is controlled by one timing pulse P 1. ,
So as to control at P 3. The timing pulses P 1 and P 3 at this time are the same as those in FIG. The other configuration of the ultrasonic motor drive circuit of this example is the same as the example shown in FIG. Then, the high-frequency voltage Ф 0 output from the high-voltage switching element Q 1 and the high-voltage switching element Q 2
The output of which is from the high-frequency voltage .PHI 90 includes a fly-back effect of the resonant inductance 10, is converted to a full sine wave by the resonance effect due to the load based on the capacitance C of the resonant inductance 10 and the ultrasonic motor 7 It is supplied to the ultrasonic motor 7. Thus, the ultrasonic motor 7 is driven smoothly. Drive circuit 1 for ultrasonic motor 7 of this example
According to the embodiment, the timing pulse output from the CPU 8 is reduced by two to become a two-phase clock pulse as compared with the example shown in FIG. Can be lowered. Thus, the cost of the drive circuit 1 can be reduced, and the size of the substrate in the CPU 8 can be reduced. Other functions and effects of the driving circuit 1 of the ultrasonic motor of this example are the same as those of the example shown in FIG.
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の超音波モータの駆動回路によれば、直流から超音波モ
ータを駆動するための交流を簡単に作ることができるよ
うになる。また、外部情報を考慮しかつ超音波モータの
回転状態をフィードバックすることにより、超音波モー
タに印加する交流を最適な周波数に保持でき、超音波モ
ータの効率を向上できる。更に、本発明の超音波モータ
の駆動回路によれば、スイッチング手段の昇温、トラン
スの昇温および超音波モータの回転状態の異常を監視す
る自己診断機能を備えているので、超音波モータの駆動
回路の信頼性が向上する。As is apparent from the above description, according to the ultrasonic motor drive circuit of the present invention, it is possible to easily produce an alternating current for driving the ultrasonic motor from a direct current. Further, by considering the external information and feeding back the rotational state of the ultrasonic motor, the alternating current applied to the ultrasonic motor can be maintained at an optimal frequency, and the efficiency of the ultrasonic motor can be improved. Furthermore, according to the ultrasonic motor drive circuit of the present invention, the self-diagnosis function of monitoring the temperature rise of the switching means, the temperature rise of the transformer, and the abnormality of the rotational state of the ultrasonic motor is provided. The reliability of the driving circuit is improved.
【図1】 本発明に係る超音波モータの駆動回路の実施
の形態の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of a drive circuit for an ultrasonic motor according to the present invention.
【図2】 図1に示す例の電気回路図である。FIG. 2 is an electric circuit diagram of the example shown in FIG.
【図3】 図1および図5に示す例のタイミングパルス
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a timing pulse of the example shown in FIGS. 1 and 5;
【図4】 図1および図5に示す例の温度情報による超
音波モータの駆動制御をの他の例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining another example of drive control of the ultrasonic motor based on the temperature information in the examples shown in FIGS. 1 and 5;
【図5】 本発明の実施の形態の他の例を示す、図2と
同様の電気回路図である。FIG. 5 is an electric circuit diagram similar to FIG. 2, showing another example of the embodiment of the present invention.
【図6】 サーミスタの取付位置を示す図である。FIG. 6 is a view showing a mounting position of a thermistor.
【図7】 本発明の実施の形態の更に他の例を示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the embodiment of the present invention.
【図8】 図7に示す例の電気回路図である。8 is an electric circuit diagram of the example shown in FIG.
【図9】 本発明の実施の形態の更に他の例を示す、図
5と同様の電気回路図である。FIG. 9 is an electric circuit diagram similar to FIG. 5, showing still another example of the embodiment of the present invention.
【図10】 図9に示す例の電気回路における信号を示
し、(a)はタイミングパルスを示す図、(b)はスイ
ッチング素子部おける各スイッチング素子Q1,Q2の出
力波形を示す図、(c)は超音波モータに印加される高
周波電圧Ф0,Ф90の波形(トランスの出力波形)を示す
図である。10 shows signals in the electric circuit of the example shown in FIG. 9, (a) shows a timing pulse, (b) shows an output waveform of each of the switching elements Q 1 and Q 2 in the switching element section, (C) is a diagram showing waveforms (output waveforms of a transformer) of the high-frequency voltages Ф 0 and Ф 90 applied to the ultrasonic motor.
【図11】本発明の実施の形態の更に他の例を示す、図
8と同様の電気回路図である。FIG. 11 is an electric circuit diagram similar to FIG. 8, showing still another example of the embodiment of the present invention.
【図12】 一般的な超音波モータのステータを示し、
(a)は側面図、(b)は平面図である。FIG. 12 shows a stator of a general ultrasonic motor,
(A) is a side view, (b) is a plan view.
【図13】 ステータの励振状態を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing an excited state of a stator.
【図14】ステータの励振方法を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a method of exciting a stator.
1…超音波モータの駆動回路、2…直流電源(DC電
源)、4…リレー部、5…スイッチング素子部、6…ト
ランス、7…超音波モータ、8…中央処理装置(CP
U)、9…DC−DCコンバータ、10…共振用インダ
クタンス、RL…リレー、IC…ゲート、Q1,Q2,Q3,
Q4…スイッチング素子、T1,T2…トランス、N1,N2
…サーミスタ、P1,P2,P3,P4…タイミングパルス、
Ф0,Ф90…高周波電圧DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic motor drive circuit, 2 ... DC power supply (DC power supply), 4 ... Relay part, 5 ... Switching element part, 6 ... Transformer, 7 ... Ultrasonic motor, 8 ... Central processing unit (CP)
U), 9 ... DC-DC converter, 10 ... resonant inductance, RL ... relay, IC ... gate, Q 1, Q 2, Q 3,
Q 4 ... switching elements, T 1, T 2 ... transformer, N 1, N 2
… Thermistor, P 1 , P 2 , P 3 , P 4 … Timing pulse,
Ф 0 , Ф 90 … High frequency voltage
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年7月19日(1999.7.1
9)[Submission date] July 19, 1999 (1999.7.1)
9)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Correction target item name] Detailed description of the invention
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータの駆
動回路の技術分野に属し、特に、進行型超音波モータを
作動させるために必要な高電圧の交流を作る超音波モー
タの駆動回路の技術分野に属するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a driving circuit for an ultrasonic motor, and more particularly, to a driving circuit for an ultrasonic motor for producing a high-voltage alternating current necessary for operating a traveling ultrasonic motor. It belongs to the technical field.
【0002】[0002]
【従来の技術分野】従来から、超音波モータが種々開発
されており、この超音波モータの1つである進行型超音
波モータは、次のような原理によって動作するようにな
っている。すなわち、ステータである弾性体の表面に、
縦波と横波とが合成され、弾性体の長手方向に音速で伝
播する進行波を形成すると、この進行波により、弾性体
の表面が楕円振動を行うようになる。そして、このよう
な楕円振動を行っている弾性体の表面に、ロータを加圧
接触させると、ロータは弾性体の楕円振動による頂点に
接触して、ロータとステータとの間の摩擦により振動速
度で進行波と逆方向に移動するようになる。2. Description of the Related Art Conventionally, various ultrasonic motors have been developed, and a progressive ultrasonic motor, which is one of the ultrasonic motors, operates according to the following principle. That is, on the surface of the elastic body that is the stator,
When the longitudinal wave and the transverse wave are combined to form a traveling wave that propagates at the speed of sound in the longitudinal direction of the elastic body, the traveling wave causes the surface of the elastic body to perform elliptical vibration. When the rotor is brought into pressure contact with the surface of the elastic body that is performing such elliptical vibration, the rotor comes into contact with the apex of the elastic body due to the elliptical vibration, and the vibration speed is increased due to the friction between the rotor and the stator. Then, it moves in the opposite direction to the traveling wave.
【0003】このような進行型超音波モータのステータ
である弾性体に進行波を形成するには、屈曲弾性波が用
いられる。この屈曲弾性波を発生させる方法について説
明する。図12(a)に示すように、ステータaが、隣
り合う区分が交互に厚み方向に分極処理された圧電体
(圧電セラミック)bを弾性体cに貼り付けることによ
り構成される。図において、圧電体bの矢印は分極方向
を表している。In order to form a traveling wave on an elastic body which is a stator of such a traveling ultrasonic motor, a bending elastic wave is used. A method for generating this bending elastic wave will be described. As shown in FIG. 12A, a stator a is configured by attaching a piezoelectric body (piezoelectric ceramic) b in which adjacent sections are alternately polarized in the thickness direction to an elastic body c. In the figure, the arrow of the piezoelectric body b indicates the polarization direction.
【0004】圧電セラミックbに高周波電圧を印加した
場合、その印加周波数がステータaの固有振動数に等し
ければ、ステータaは共振し、図13に示すように円周
方向に屈曲振動を起こす。このステータaの振動波は円
周方向に例えば図13のように9波長に分割してあれば
9個の波の山m1〜m9が形成されるようになり、この波
はいわゆる定在波と称されるものである。When a high-frequency voltage is applied to the piezoelectric ceramic b and the applied frequency is equal to the natural frequency of the stator a, the stator a resonates and causes bending vibration in the circumferential direction as shown in FIG. If the vibration wave of the stator a is divided into nine wavelengths in the circumferential direction as shown in FIG. 13, for example, nine wave peaks m 1 to m 9 are formed, and this wave is a so-called standing wave. It is called a wave.
【0005】一方、図12および図14に示すように、
圧電セラミック2の区分Aと区分Bとの相互位置の位相
を印加高周波電圧の3/4波長(λ)ずらせ、かつ区分
Aと区分Bとに相互に時間的位相が90゜異なる高周波
電圧Ф0およびФ90を印加すると、前述のようにそれぞ
れの高周波電圧Ф0,Ф90により定在波が発生するが、こ
れらの定在波が相互に干渉を起こして合成されることに
より、初めて進行波が形成されるようになる。On the other hand, as shown in FIGS.
Piezoelectric shifted 3/4 wavelength of the applied high frequency voltage phase of the mutual position between the ceramics 2 Category A Category B (lambda), and Category A Category B mutual temporal phases 90 ° different high frequency voltage Ф 0 and the application of a .PHI 90, each of the high-frequency voltage .PHI 0 as described above, the standing wave is generated by .PHI 90, by these standing waves are synthesized cause interference with each other, the first traveling wave Is formed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この超音波
モータの作動に必要な電力として、前述のように相互に
時間的位相が90゜異なる高周波電圧Ф0およびФ90の
交流が必要となるが、超音波モータの効率を高くするに
は、交流を最適な周波数に保持させる必要がある。ま
た、超音波モータの駆動回路には、その信頼性を向上さ
せることが求められる。しかも、超音波モータの駆動回
路には、このような交流をより簡単に作ることが求めら
れる。By the way, as the electric power required for the operation of the ultrasonic motor, as described above, the alternating current of the high-frequency voltages Ф 0 and Ф 90 whose time phases are different from each other by 90 ° is required. To increase the efficiency of the ultrasonic motor, it is necessary to maintain the alternating current at an optimum frequency. In addition, the drive circuit of the ultrasonic motor is required to improve its reliability. In addition, a drive circuit for the ultrasonic motor is required to easily generate such an alternating current.
【0007】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、信頼性の高く、簡単に最適
な周波数の交流を作ることのできる超音波モータの駆動
回路を提供することである。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a drive circuit for an ultrasonic motor which has high reliability and can easily produce an AC having an optimum frequency. That is.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項1の発明の超音波モータの駆動回路は、超
音波モータを作動させるために必要な高電圧の交流を作
る超音波モータの駆動回路において、直流電源と、超音
波モータを駆動するための所定位相差の2相の高周波電
圧の交流超音波モータに印加するトランスと、前記直流
電源からの直流電流を前記トランスに所定のタイミング
で流すように動作するスイッチング手段と、このスイッ
チング手段を前記所定のタイミングで作動制御する中央
処理装置とからなることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a driving circuit for an ultrasonic motor according to the first aspect of the present invention comprises an ultrasonic motor for generating a high voltage alternating current necessary for operating the ultrasonic motor. In a motor drive circuit, a DC power supply, a transformer for applying an AC ultrasonic motor of a two-phase high-frequency voltage having a predetermined phase difference for driving the ultrasonic motor, and a DC current from the DC power supply to the transformer. And a central processing unit that controls the operation of the switching means at the predetermined timing.
【0009】また、請求項2の発明は、前記スイッチン
グ手段の昇温を監視する温度検知手段が設けられてお
り、前記中央処理装置が、前記温度検知手段によって検
知された前記スイッチング手段の温度が第1の一定温度
以上のとき、前記超音波モータの駆動を停止するか、ま
たは前記超音波モータの出力を低下することを特徴とし
ている。Further, the invention of claim 2 is provided with a temperature detecting means for monitoring a rise in temperature of the switching means, and the central processing unit detects the temperature of the switching means detected by the temperature detecting means. When the temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped or the output of the ultrasonic motor is reduced.
【0010】更に、請求項3の発明は、前記スイッチン
グ手段の昇温を監視する温度検知手段が設けられてお
り、前記中央処理装置は、前記温度検知手段によって検
知された前記スイッチング手段の温度が第1設定温度以
上のとき、前記超音波モータの駆動を停止するか、また
は前記超音波モータの出力を第1の所定出力より低下さ
せ、かつ前記第1設定温度より低い第2設定温度以下に
なったとき、前記超音波モータを第1の所定出力以上で
再駆動することを特徴としている。Further, according to a third aspect of the present invention, there is provided a temperature detecting means for monitoring a rise in the temperature of the switching means, and the central processing unit is adapted to detect the temperature of the switching means detected by the temperature detecting means. When the temperature is equal to or higher than the first set temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped, or the output of the ultrasonic motor is reduced below a first predetermined output, and is set to be equal to or lower than a second set temperature lower than the first set temperature. When this happens, the ultrasonic motor is re-driven at a first predetermined output or more.
【0011】更に、請求項4の発明は、前記トランスの
昇温を監視する温度検知手段が設けられており、前記中
央処理装置が、この温度検知手段によって検知された前
記トランスの温度が第2の一定温度以上のとき、前記超
音波モータの駆動を停止するか、または前記超音波モー
タの出力を低下することを特徴としている。Further, according to a fourth aspect of the present invention, there is provided a temperature detecting means for monitoring a rise in temperature of the transformer, and the central processing unit causes the temperature of the transformer detected by the temperature detecting means to be a second temperature. When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped or the output of the ultrasonic motor is reduced.
【0012】更に、請求項5の発明は、前記トランスの
昇温を監視する温度検知手段が設けられており、前記中
央処理装置が、前記温度検知手段によって検知された前
記トランスの温度が第3設定温度以上のとき、前記超音
波モータの駆動を停止するか、または前記超音波モータ
の出力を第2の所定出力より低下させ、かつ前記第3設
定温度より低い第4設定温度以下になったとき、前記超
音波モータを第2の所定出力以上で再駆動することを特
徴としている。Further, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a temperature detecting means for monitoring a rise in the temperature of the transformer, and the central processing unit detects the temperature of the transformer detected by the temperature detecting means as a third temperature. When the temperature is equal to or higher than the set temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped, or the output of the ultrasonic motor is reduced below a second predetermined output, and becomes equal to or lower than a fourth set temperature lower than the third set temperature. At this time, the ultrasonic motor is re-driven at a second output or more.
【0013】更に、請求項6の発明は、前記超音波モー
タの回転状態の情報信号が前記中央処理装置に供給さ
れ、前記中央処理装置がこの情報信号に基づいて前記超
音波モータの異常を検知したとき、前記超音波モータの
駆動を停止することを特徴としている。Further, according to a sixth aspect of the present invention, an information signal of a rotation state of the ultrasonic motor is supplied to the central processing unit, and the central processing unit detects abnormality of the ultrasonic motor based on the information signal. Then, the driving of the ultrasonic motor is stopped.
【0014】更に、請求項7の発明は、超音波モータを
作動させるために必要な高電圧の交流を作る超音波モー
タの駆動回路において、直流電源と、前記直流電源から
の直流を+電位および−電位による直流高電圧に変換す
る直流高電圧変換手段と、この直流高電圧変換手段から
の+電位および−電位による直流高電圧を超音波モータ
に所定のタイミングで流すように動作するスイッチング
手段と、このスイッチング手段を前記所定のタイミング
で作動制御する中央処理装置とからなることを特徴とし
ている。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic motor driving circuit for generating a high voltage alternating current necessary for operating the ultrasonic motor, wherein a direct current power source and a direct current from the direct current power source are supplied with a + potential and DC high voltage converting means for converting into a DC high voltage by a -potential, and switching means operating to flow a DC high voltage from the DC high voltage converting means by a + potential and a-potential to an ultrasonic motor at a predetermined timing. And a central processing unit for controlling the operation of the switching means at the predetermined timing.
【0015】更に、請求項8の発明は、更に、前記スイ
ッチング手段からの出力を正弦波に変換して超音波モー
タに供給させる正弦波変換手段を備えていることを特徴
としている。更に、請求項9の発明は、前記中央処理装
置が、超音波モータの外部情報に基づいてスイッチング
手段の作動タイミングを設定することを特徴としてい
る。更に、請求項10の発明は、前記中央処理装置が、
前記超音波モータの回転状態に基づいてスイッチング手
段の作動タイミングを設定することを特徴としている。Further, the invention according to claim 8 is characterized by further comprising sine wave converting means for converting the output from the switching means into a sine wave and supplying the sine wave to the ultrasonic motor. Further, the invention of claim 9 is characterized in that the central processing unit sets the operation timing of the switching means based on external information of the ultrasonic motor. Further, in the invention according to claim 10, the central processing unit comprises:
The operation timing of the switching means is set based on the rotation state of the ultrasonic motor.
【0016】[0016]
【作用】このように構成された本発明に係る超音波モー
タの駆動回路においては、直流から超音波モータを駆動
するための交流が簡単に作られるようになる。しかも、
外部情報が考慮されるとともに超音波モータの回転状態
がフィードバックされることにより、超音波モータに印
加する交流が最適な周波数に保持されるようになり、超
音波モータの効率が高くなる。また、本発明の超音波モ
ータの駆動回路は、スイッチング手段の昇温、トランス
の昇温および超音波モータの回転状態の異常を監視する
自己診断機能を備えるようになる。これにより、超音波
モータの駆動回路の信頼性が向上する。In the ultrasonic motor driving circuit according to the present invention having the above-described structure, an alternating current for driving the ultrasonic motor from a direct current can be easily produced. Moreover,
By considering the external information and feeding back the rotational state of the ultrasonic motor, the alternating current applied to the ultrasonic motor is maintained at an optimal frequency, and the efficiency of the ultrasonic motor is increased. Further, the ultrasonic motor drive circuit according to the present invention has a self-diagnosis function of monitoring the temperature rise of the switching means, the temperature rise of the transformer, and the abnormality of the rotational state of the ultrasonic motor. Thereby, the reliability of the drive circuit of the ultrasonic motor is improved.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る超音波モータ
の駆動回路の実施の形態の一例を示すブロック図、図2
はこの例の電気回路図である。この例の超音波モータの
駆動回路では、低電圧の直流から、位相差が90゜また
は−90゜である2相の高周波電圧の交流を作るように
している。このための駆動回路について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of a drive circuit for an ultrasonic motor according to the present invention.
Is an electric circuit diagram of this example. In the drive circuit of the ultrasonic motor of this example, an alternating current of two-phase high-frequency voltage having a phase difference of 90 ° or −90 ° is generated from a low-voltage direct current. A drive circuit for this will be described.
【0018】図1に示すように、この超音波モータの駆
動回路1は、低電圧の直流を発生する直流電源(DC電
源)2と、ノイズフィルタ3と、直流電源2からの直流
を供給、遮断制御するリレー部4と、直流電源2からの
直流の供給を所定のタイミングパルスで制御するスイッ
チング素子部5と、スイッチング素子部5で制御されて
供給される直流により、位相差が90゜である2相で、
高電圧に昇圧した高周波電圧の交流を発生させて超音波
モータ7に供給するトランス部6と、超音波モータ7の
負荷等の外部情報による信号、DC電源2の電源電圧の
状態を監視した監視信号、スイッチング素子部5および
超音波モータ7からの各フィードバック信号に基づい
て、トランス部6によって発生する交流の周波数が最適
となるようにリレー部4およびスイッチング素子部5を
制御する中央処理装置(CPU)8とからなっている。As shown in FIG. 1, a drive circuit 1 for this ultrasonic motor supplies a DC power supply (DC power supply) 2 for generating a low-voltage DC, a noise filter 3, and a DC power supply from the DC power supply 2. A relay unit 4 that performs cut-off control, a switching element unit 5 that controls the supply of DC from the DC power supply 2 with a predetermined timing pulse, and a DC that is controlled and supplied by the switching element unit 5 has a phase difference of 90 °. In two phases,
A transformer unit 6 that generates an alternating current of a high frequency voltage boosted to a high voltage and supplies it to the ultrasonic motor 7, a signal based on external information such as a load of the ultrasonic motor 7, and a monitor that monitors the state of the power supply voltage of the DC power supply 2. A central processing unit that controls the relay unit 4 and the switching element unit 5 based on the signals, the feedback signals from the switching element unit 5 and the ultrasonic motor 7 so that the AC frequency generated by the transformer unit 6 is optimized. CPU) 8.
【0019】図2に示す電気回路図を用いて、超音波モ
ータの駆動回路1が低電圧の直流から、位相差が90゜
である2相の高周波電圧の交流を発生させる方法につい
て説明する。まず、CPU8はリレー部4に制御信号α
を出力してリレー部4のリレーRLを閉じる。すると、
DC電源2から直流の電力が2つのトランスT1,T2の
一次巻線の中央に供給される。また、CPU8はゲート
ICにゲート信号βを与えることにより、ゲートICを
CPU8からのタイミングパルス信号が導通可能な状態
に設定する。Referring to the electric circuit diagram shown in FIG. 2, a method in which the ultrasonic motor drive circuit 1 generates a two-phase high-frequency voltage alternating current having a phase difference of 90 ° from a low-voltage direct current voltage will be described. First, the CPU 8 sends a control signal α to the relay section 4.
Is output to close the relay RL of the relay unit 4. Then
DC power is supplied from the DC power supply 2 to the center of the primary windings of the two transformers T 1 and T 2 . Further, the CPU 8 sets the gate IC to a state where the timing pulse signal from the CPU 8 can be conducted by giving the gate signal β to the gate IC.
【0020】更に、CPU8はスイッチング素子部5に
おける、トランスT1の一次巻線の両端にそれぞれ接続
された2個のスイッチング素子Q1,Q2およびトランス
T2の一次巻線の両端にそれぞれ接続された2個のスイ
ッチング素子Q3,Q4の図示しない放熱フィンに取り付
けられたサーミスタN1の検出温度情報の信号γ、電源
電圧の監視情報の信号δ、および外部情報に基づいて、
図3に示すような超音波モータ7を駆動させるための4
層のクロックパルスであるタイミングパルスP1,P2,P
3,P4を求めるとともに、これらのタイミングパルス
P1,P2,P3,P4をそれぞれ各スイッチング素子Q1,
Q2,Q3,Q4に出力する。図3に示すタイミングパルス
P1,P2,P3,P4は、P1→P3→P2→P4→P1の順に出
力される。Furthermore, CPU 8 is in the switching element 5, respectively connected to both ends of the two primary windings of the switching elements Q 1, Q 2 and the transformer T 2 which is connected to both ends of the primary winding of the transformer T 1 are two signals of the detection temperature information of the switching element Q 3, a thermistor N 1 attached to the heat radiating fins (not shown) of Q 4 and gamma, based on the signal [delta], and the external information monitoring information of the power supply voltage,
4 for driving the ultrasonic motor 7 as shown in FIG.
Timing pulses P 1 , P 2 , P
3 , P 4 , and these timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , P 4 are respectively connected to the switching elements Q 1 ,
Output to Q 2 , Q 3 , Q 4 . The timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 shown in FIG. 3 are output in the order of P 1 → P 3 → P 2 → P 4 → P 1 .
【0021】これにより、各スイッチング素子Q1,Q2,
Q3,Q4は、これらのタイミングパルスP1,P2,P3,P4
にしたがって、DC電源の直流電流を各トランスT1,T
2の各一次巻線に流すようになる。このため、トランス
T1の二次巻線側には昇圧された高周波電圧の交流Ф0が
発生するとともに、トランスT2の二次巻線側には昇圧
された高周波電圧の交流Ф90が発生する。このとき、発
生した2つの交流Ф0,Ф90の位相差は、図3に示すタイ
ミングパルスP1,P2,P3,P4により90゜となってい
る。このようにして、直流から位相差90゜の2相の高
周波電圧の交流が作られるようになる。そして、この2
相の交流が超音波モータ7に印加されることにより、超
音波モータ7が作動する。このとき、の回転状態(回転
数)の情報信号εがCPU8にフィードバッグされる。
そして、CPU8は、外部情報および超音波モータ7の
回転状態に基づいて、超音波モータ7の駆動のための最
適な交流波形を求め、求めた交流波形になるように、タ
イミングパルスP1,P2,P3,P4を設定している。Thus, each of the switching elements Q 1 , Q 2 ,
Q 3 and Q 4 correspond to these timing pulses P 1 , P 2 , P 3 and P 4
, The DC current of the DC power supply is applied to each transformer T 1 , T
2 to each primary winding. Therefore, the AC .PHI 0 of boosted high-frequency voltage is generated in the secondary winding side of the transformer T 1, AC .PHI 90 of the high-frequency voltage boosted in the secondary winding side of the transformer T 2 occurs I do. At this time, the phase difference between the two alternating currents Ф 0 and Ф 90 generated is 90 に よ り due to the timing pulses P 1 , P 2 , P 3 and P 4 shown in FIG. In this manner, an alternating current of two-phase high-frequency voltage having a phase difference of 90 ° from the direct current is generated. And this 2
When the phase alternating current is applied to the ultrasonic motor 7, the ultrasonic motor 7 operates. At this time, the information signal ε of the rotation state (number of rotations) is fed back to the CPU 8.
Then, the CPU 8 obtains an optimum AC waveform for driving the ultrasonic motor 7 based on the external information and the rotation state of the ultrasonic motor 7, and sets the timing pulses P 1 , P 2 , P 3 and P 4 are set.
【0022】このように、この例の駆動回路1によれ
ば、超音波モータ7に印加する交流を最適な周波数に保
持させることができるようになるので、超音波モータの
効率を高くすることができる。しかも、この駆動回路1
によれば、直流により交流を簡単に作ることができるよ
うになる。As described above, according to the drive circuit 1 of this embodiment, the alternating current applied to the ultrasonic motor 7 can be maintained at the optimum frequency, so that the efficiency of the ultrasonic motor can be increased. it can. Moreover, this drive circuit 1
According to this, an alternating current can be easily produced by a direct current.
【0023】ところで、このように直流から作った交流
により超音波モータ7が作動する場合、この超音波モー
タ7に正弦波が供給されるため、超音波モータ7のコン
デンサ成分とトランスT1,T2の二次側のインダクタン
ス成分とによって、並列共振が行われるようになるが、
この超音波モータ7を長時間駆動させると、この並列共
振の共振周波数の変化により、電源電流がスイッチング
素子Q1,Q2,Q3,Q4に多く流れ、各スイッチング素子
Q1,Q2,Q3,Q4が発熱するようになる。When the ultrasonic motor 7 is operated by the alternating current generated from the direct current as described above, a sine wave is supplied to the ultrasonic motor 7, so that the capacitor component of the ultrasonic motor 7 and the transformers T 1 and T 1 Due to the secondary side inductance component of 2, parallel resonance occurs, but
When the ultrasonic motor 7 is driven for a long time, a large amount of power supply current flows through the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 due to the change in the resonance frequency of the parallel resonance, and the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 and Q 4 generate heat.
【0024】そこで、このスイッチング素子Q1,Q2,Q
3,Q4の発熱をサーミスタN1で監視し、サーミスタN1
で検出された温度が一定温度以上となったとき、CPU
8はタイミングパルスP1,P2,P3,P4の出力を停止す
るとともに、ゲートICのゲート信号の出力も停止す
る。これにより、超音波モータ7の駆動が停止するよう
になる。このように、超音波モータを2重の停止方法で
停止させることにより、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,
Q4の高温昇温時に、超音波モータ7を確実に停止する
ようにしている。Therefore, the switching elements Q 1 , Q 2 , Q
3, the heat generation of the Q 4 is monitored by a thermistor N 1, thermistor N 1
When the temperature detected in the step becomes a certain temperature or more, the CPU
8 stops the output of the timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , P 4 and also stops the output of the gate signal of the gate IC. As a result, the driving of the ultrasonic motor 7 stops. As described above, by stopping the ultrasonic motor by the double stop method, the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 ,
At a high temperature heating of Q 4, and so as to stop the ultrasonic motor 7 reliably.
【0025】なお、サーミスタN1で検出された温度が
一定温度以上となったとき、トランスT1,T2によって
超音波モータ7に印加する電流を低下するようにしても
よい。また、図4に示すように第1設定温度とこの第1
設定温度より低い第2設定温度との2つの比較基準温度
を設定し、サーミスタN1で検出された温度が第1設定
温度以上となったとき、超音波モータ7の駆動を停止さ
せるか、または超音波モータ7の出力を所定出力より低
下させるとともに、サーミスタN1で検出された温度が
第2設定温度以下になったとき、超音波モータ7を再び
所定出力以上で駆動させるようにして、超音波モータ7
の駆動制御にヒステリシスを持たせることもできる。更
に、超音波モータ7の回転状態の情報信号をCPU8に
フィードバッグさせることにより、CPU8が超音波モ
ータ7の回転状態の異常を検知したときも前述の2重の
停止方法で超音波モータ7を停止するようにしている。When the temperature detected by the thermistor N 1 exceeds a certain temperature, the current applied to the ultrasonic motor 7 may be reduced by the transformers T 1 and T 2 . In addition, as shown in FIG.
Set the two comparison reference temperature lower than the set temperature the second set temperature, when the temperature detected by the thermistor N 1 becomes the first preset temperature or more, or to stop the drive of the ultrasonic motor 7, or The output of the ultrasonic motor 7 is reduced below a predetermined output, and when the temperature detected by the thermistor N 1 becomes lower than the second set temperature, the ultrasonic motor 7 is driven again at a predetermined output or higher, Sound wave motor 7
It is also possible to give hysteresis to the drive control. Further, by sending the information signal of the rotation state of the ultrasonic motor 7 to the CPU 8, even when the CPU 8 detects an abnormality in the rotation state of the ultrasonic motor 7, the ultrasonic motor 7 is stopped by the above-described double stop method. I try to stop.
【0026】このように、この例の超音波モータ7の駆
動回路1は自己診断機能を備えており、異常な昇温およ
び異常な回転状態のときは、超音波モータ7を2重停止
方法で確実に停止するようにしているので、駆動回路1
の信頼性が向上するようになる。As described above, the drive circuit 1 of the ultrasonic motor 7 of this embodiment has a self-diagnosis function, and when the temperature is abnormally increased and the rotational state is abnormal, the ultrasonic motor 7 is stopped by a double stop method. Since the stop is ensured, the drive circuit 1
Reliability is improved.
【0027】図5は、本発明の実施の形態の他の例を示
す、図2と同様の電気回路図である。なお、前述の例の
駆動回路と同じ構成要素には同じ符号を付すことによ
り、その詳細な説明は省略する。FIG. 5 is an electric circuit diagram similar to FIG. 2, showing another example of the embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the above-described drive circuit are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0028】前述のように、超音波モータ7の駆動時、
並列共振が行われるが、この並列共振の共振状態が崩れ
たり、超音波モータ7が長時間駆動されたりすると、ト
ランスT1,T2の巻線も、銅損により発熱するようにな
る。そこで、この例の駆動回路1では、前述に例の駆動
回路1に加えて、図5に示すように、更にこのトランス
T1,T2の発熱をサーミスタN2で監視し、サーミスタN
2で検出された温度情報の信号ζがCPU8に入力され
る。このトランスT1,T2の温度が一定温度以上となっ
たときには、CPU8はタイミングパルスP1,P2,P3,
P4の出力を停止して超音波モータ7の駆動を停止する
か、またはトランスT1,T2によって超音波モータ7に
印加する電流を低下して超音波モータ7の出力を所定出
力より低下させるようにしている。その場合、サーミス
タN2は、図6に示すように発熱の大きな一次側巻線部
分に設けるようにする。As described above, when the ultrasonic motor 7 is driven,
Parallel resonance is performed. If the resonance state of the parallel resonance is lost or the ultrasonic motor 7 is driven for a long time, the windings of the transformers T 1 and T 2 also generate heat due to copper loss. Therefore, in the drive circuit 1 of this example, in addition to the drive circuit 1 of the above-described example, as shown in FIG. 5, the heat generation of the transformers T 1 and T 2 is further monitored by the thermistor N 2 , and the thermistor N 2
The signal の of the temperature information detected in 2 is input to the CPU 8. When the temperatures of the transformers T 1 and T 2 are equal to or higher than a certain temperature, the CPU 8 issues timing pulses P 1 , P 2 , P 3 ,
Or to stop the output of the P 4 stops driving the ultrasonic motor 7, or trans T 1, the T 2 decreases the current applied to the ultrasonic motor 7 decreases below a predetermined outputs the output of the ultrasonic motor 7 I try to make it. In this case, the thermistor N 2 is provided in the primary winding portion that generates a large amount of heat as shown in FIG.
【0029】タイミングパルスP1,P2,P3,P4の出力
停止により、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4が動作
しないので、電流がトランスT1,T2に印加されなくな
り、トランスT1,T2の作動は停止する。これにより、
トランスT1,T2が保護される。また、超音波モータ7
に印加する電流を低下することにより、トランスT1,T
2の出力が低下するので、トランスT1,T2の発熱が抑制
され、同様にトランスT1,T2が保護される。When the output of the timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , P 4 is stopped, the switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 do not operate, so that a current is applied to the transformers T 1 , T 2. And the operation of the transformers T 1 and T 2 stops. This allows
Transformers T 1 and T 2 are protected. Also, the ultrasonic motor 7
The transformers T 1 , T 1
Since the output of the transformer 2 decreases, the heat generation of the transformers T 1 and T 2 is suppressed, and the transformers T 1 and T 2 are similarly protected.
【0030】このように、この例の超音波モータ7の駆
動回路1は、更にトランスT1,T2の異常な昇温時に
は、トランスT1,T2の作動を停止するか、トランス
T1,T2の出力低下するかして、トランスT1,T2の発熱
を抑制しているので、駆動回路1の信頼性が更に向上す
るようになる。なお、このトランスT1,T2の異常な昇
温時にも、前述の図4に示す場合と同様に超音波モータ
7の駆動制御にヒステリシスを持たせるようにすること
もできる。 この例の超音波モータの駆動回路の他の構
成および他の作用効果は、前述の例と同じである。[0030] Thus, the drive circuit 1 of the ultrasonic motor 7 in this example, further abnormal Atsushi Nobori of the transformer T 1, T 2, either stop the operation of the transformer T 1, T 2, the transformer T 1 , and either output reduction of T 2, since the suppressing heat generation of the transformer T 1, T 2, the reliability of the drive circuit 1 becomes further improved. Note that the drive control of the ultrasonic motor 7 can be provided with hysteresis even when the transformers T 1 and T 2 are abnormally heated, as in the case shown in FIG. Other configurations and other effects of the drive circuit of the ultrasonic motor of this example are the same as those of the above-described example.
【0031】図7は、本発明の実施の形態の更に他の例
を示すブロック図、図8は、図7に示す例の電気回路図
である。なお、前述の各例の駆動回路と同じ構成要素に
は同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略す
る。前述の各例では、直流をスイッチング素子部5によ
って切換制御しながらトランスT1,T2に流すことによ
り、交流Ф0,Ф90を発生するようにしているが、この例
の超音波モータの駆動回路1では、直流電源からの直流
を、+電位および−電位による直流高電圧に変換し、こ
れらの直流高電圧をタイミングパルスでスイッチングし
ながら、超音波モータ7に供給するようにしている。そ
の場合、スイッチングによる直流高電圧の出力波形は方
形波となるので、正弦波に変換して超音波モータ7に供
給する。FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an electric circuit diagram of the embodiment shown in FIG. Note that the same components as those of the drive circuit of each of the above-described examples are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. In each of the above-described examples, the alternating current Ф 0 and Ф 90 are generated by flowing the direct current to the transformers T 1 and T 2 while performing switching control by the switching element unit 5. The drive circuit 1 converts a direct current from a direct current power supply into a high DC voltage by a + potential and a − potential, and supplies the DC high voltage to the ultrasonic motor 7 while switching the DC high voltage with a timing pulse. In this case, the output waveform of the DC high voltage resulting from the switching is a square wave, and is converted into a sine wave and supplied to the ultrasonic motor 7.
【0032】これを具体的に説明すると、図7に示すよ
うにこの例の超音波モータの駆動回路1は、直流電源2
と、直流電源からの直流を、+電位および−電位による
直流高電圧に変換するDC−DCコンバータ9と、これ
らの直流高電圧をスイッチングしながら超音波モータ7
に出力するスイッチング素子部5と、タイミングパルス
を出力してスイッチング素子部5を作動制御するCPU
8と、スイッチング素子部5の出力の方形波を正弦波に
変換する共振用インダクタンス10とからなっている。More specifically, as shown in FIG. 7, a drive circuit 1 for an ultrasonic motor according to this embodiment comprises a DC power supply 2
A DC-DC converter 9 for converting a DC from a DC power supply into a DC high voltage by a + potential and a − potential, and an ultrasonic motor 7 while switching these DC high voltages.
And a CPU for outputting a timing pulse and controlling the operation of the switching element 5
8 and a resonance inductance 10 for converting a square wave output from the switching element unit 5 into a sine wave.
【0033】図8に示す電気回路図を用いて、この例の
超音波モータの駆動回路1が低電圧の直流から、位相差
が90゜である2相の高周波電圧の交流を発生させる方
法について説明する。まず、DC電源2から低電圧の直
流がDC−DCコンバータ9に供給されると、このDC
−DCコンバータ9は、供給された直流を+電位および
−電位による直流高電圧に変換して出力する。その場
合、これらの直流高電圧のうち、一方の+電位による直
流高電圧がスイッチング素子部5の高圧スイッチング素
子Q1に供給されるとともに、他方の−電位による直流
高電圧がスイッチング素子部5の高圧スイッチング素子
Q2に供給される。Referring to the electric circuit diagram shown in FIG. 8, a method in which the drive circuit 1 of the ultrasonic motor of this embodiment generates a two-phase high-frequency voltage AC having a phase difference of 90 ° from a low-voltage DC. explain. First, when a low-voltage direct current is supplied from the DC power supply 2 to the DC-DC converter 9,
The -DC converter 9 converts the supplied direct current into a direct current high voltage by a + potential and a -potential and outputs it. In that case, among these DC high voltage with a DC high voltage by one positive potential is supplied to the high-pressure switching element to Q 1 switching element portion 5, the other - DC high voltage due to the potential of the switching element portion 5 It is supplied to the high-pressure switching element Q 2.
【0034】そして、CPU8は所定のタイミングパル
スP1,P2,P3,P4をスイッチング素子部5に出力し
て、各高圧スイッチング素子Q1,Q2をこれらのタイミ
ングパルスP1,P2,P3,P4にしたがって切換制御す
る。これらのタイミングパルスP1,P2,P3,P4は、前
述の例と同じように設定することもできるし、外に適宜
任意に設定することができる。これにより、高圧スイッ
チング素子Q1から高周波電圧Ф0が出力されるととも
に、高圧スイッチング素子Q2から、高周波電圧Ф0と時
間的位相が90゜異なる高周波電圧Ф90が出力される。
このとき、各高圧スイッチング素子Q1,Q2からの各高
周波電圧Ф0,Ф90は方形波となっていて、超音波モータ
7を滑らかに駆動することができないので、共振用イン
ダクタンス10によってこれらの方形波が正弦波に変換
されて超音波モータ7に供給される。これにより、超音
波モータ7が滑らかに駆動する。この例の超音波モータ
の駆動回路1の他の作用効果は、前述の各例と同じであ
る。Then, the CPU 8 outputs predetermined timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , P 4 to the switching element section 5 and outputs the high-voltage switching elements Q 1 , Q 2 to these timing pulses P 1 , P 2. Switching control is performed according to 2 , P 3 and P 4 . These timing pulses P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 can be set in the same manner as in the above-described example, or can be set arbitrarily outside. Thus, the high-frequency voltage .PHI 0 from the high pressure switching element Q 1 is outputted from the high-pressure switching element Q 2, the time phase with a high frequency voltage .PHI 0 is output 90 ° different RF voltage .PHI 90.
At this time, the high frequency voltages Ф 0 , Ф 90 from the high voltage switching elements Q 1 , Q 2 are square waves and cannot drive the ultrasonic motor 7 smoothly. Is converted into a sine wave and supplied to the ultrasonic motor 7. Thus, the ultrasonic motor 7 is driven smoothly. Other functions and effects of the ultrasonic motor drive circuit 1 of this example are the same as those of the above-described examples.
【0035】図9は、本発明の実施の形態の更に他の例
を示す、図5と同様の電気回路図である。なお、前述の
各例の駆動回路と同じ構成要素には同じ符号を付すこと
により、その詳細な説明は省略する。前述の図5に示す
例では、スイッチング素子部5において4個のスイッチ
ング素子Q1,Q2,Q3,Q4を用い、各スイッチング素子
Q1,Q2,Q3,Q4に対して、トランス部6における各ト
ランスT1,T2の一次側コイルをそれぞれ設けるととも
に、更にCPU8から4つのタイミングパルスP1,P2,
P3,P4からなる4相クロックパルスを出力するように
しているが、この図9に示す例では、スイッチング素子
部5において2個のスイッチング素子Q2,Q4を省略し
て、残りの2個のスイッチング素子Q1,Q3を用いてい
るとともに、両スイッチング素子Q1,Q3に対して各ト
ランスT1,T2の一次側コイルをそれぞれ設けるととも
に、図10(a)に示すように、図3に示す4つタイミ
ングパルスのうち、スイッチング素子Q1,Q3に対する
2つのタイミングパルスP1,P3からなる2相のクロッ
クパルスをCPU8から出力するようにしている。FIG. 9 is an electric circuit diagram similar to FIG. 5, showing still another example of the embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the drive circuit of each of the above-described examples are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. In the example shown in FIG. 5 described above, four switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 are used in the switching element section 5, and each switching element Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 is used . , A primary coil of each transformer T 1 , T 2 in the transformer section 6, and four timing pulses P 1 , P 2 ,
Although a four-phase clock pulse composed of P 3 and P 4 is output, in the example shown in FIG. 9, two switching elements Q 2 and Q 4 are omitted in the switching element section 5 and the remaining elements are omitted. together and using two switching elements Q 1, Q 3, provided with a respective transformer T 1, the primary side coil of the T 2 respectively both switching elements Q 1, Q 3, shown in FIG. 10 (a) As described above, of the four timing pulses shown in FIG. 3, a two-phase clock pulse composed of two timing pulses P 1 and P 3 for the switching elements Q 1 and Q 3 is output from the CPU 8.
【0036】そして、一方のタイミングパルスP1によ
り、スイッチング素子Q1の出力は、図10(b)に示
すような正弦波の上側部分のみの出力となる。同様に、
他方のタイミングパルスP3により、スイッチング素子
Q3の出力は、図10(b)に示すような正弦波の上側
部分のみの出力となる。これらのスイッチング素子Q1,
Q 3の出力は、互いに位相が1/4波長(λ)つまり9
0゜ずれたものとなっている。この例の超音波モータの
駆動回路の他の構成は、図5に示す例と同じである。Then, one timing pulse P1By
Switching element Q1Is shown in FIG. 10 (b).
The output is only the upper part of such a sine wave. Similarly,
The other timing pulse PThreeBy switching element
QThreeIs the upper side of the sine wave as shown in FIG.
Only the part is output. These switching elements Q1,
Q ThreeAre mutually 互 い に wavelength (λ), ie, 9
It is shifted by 0 °. The ultrasonic motor of this example
Other configurations of the drive circuit are the same as those in the example shown in FIG.
【0037】このように構成されたこの例の超音波モー
タの駆動回路1においては、スイッチング素子Q1の出
力で、トランスT1がこのスイッチング素子Q1の出力を
増圧して出力する。このとき、スイッチング素子Q1の
出力が図10(b)に示すように正弦波の下側部分(−
側部分)が欠けて、この部分ではスイッチング素子Q 1
が出力しないが、トランスT1の二次側のフライバック
効果と、トランスT1の二次側のインダクタンスLおよ
び超音波モータ7の容量Cに基づく負荷による共振効果
とにより、図10(c)に示すようにスイッチング素子
Q1の出力しない部分でも、正弦波の下側部分(−側部
分)を出力するようになる。結局、トランスT1から超
音波モータ1に供給される高周波電圧Ф0はフルの正弦
波の波形となる。同様にして、トランスT2から超音波
モータ1に供給される高周波電圧Ф90もフルの正弦波の
波形となり、その場合、この高周波電圧Ф90は高周波電
圧Ф0に対して、位相が1/4波長(λ)すなわち90
゜ずれたものとなる。この例の超音波モータ7の駆動回
路1によれば、図5に示す例に比べてスイッチング素子
が2個減少して部品点数を削減できるとともに、トラン
スはその内部回路が減少し、トランスの作成が簡単にな
る。しかも、CPU8が出力するタイミングパルスも2
つ減少して2相クロックパルスとなるので、制御が容易
になるとともに、プログラム処理が簡単になって、CP
U8のレベルを下げることができる。これにより、駆動
回路1のコストを低減することができるとともに、CP
U8における基板のサイズの縮小化を図ることができ
る。この例の超音波モータの駆動回路の他の作用効果
は、図5に示す例と同じである。The ultrasonic mode thus constructed in this example is
In the driving circuit 1 of the switch, the switching element Q1Out of
By force, transformer T1Is the switching element Q1Output
Increase the pressure and output. At this time, the switching element Q1of
As shown in FIG. 10B, the output is the lower part of the sine wave (−
Side part) is missing, and the switching element Q 1
Does not output, but the transformer T1Secondary side flyback
Effect and transformer T1The secondary inductance L and
Effect by the load based on the capacitance C of the ultrasonic motor 7
As a result, as shown in FIG.
Q1The lower part of the sine wave (-side part)
Minutes). After all, transformer T1From super
High frequency voltage supplied to the ultrasonic motor 10Is the full sine
It becomes a wave shape. Similarly, the transformer TTwoFrom ultrasound
High frequency voltage supplied to motor 190Also full sine wave
A high-frequency voltage90Is high frequency
Pressure0Has a phase of 1 / wavelength (λ), that is, 90
゜ It is shifted. Drive time of the ultrasonic motor 7 of this example
According to the path 1, the switching element is different from the example shown in FIG.
Reduces the number of parts by two, and
The internal circuit is reduced, making it easier to create a transformer.
You. In addition, the timing pulse output from the CPU 8 is also 2
Control pulse is reduced to a two-phase clock pulse.
And the program processing becomes simpler,
The level of U8 can be lowered. This drives
The cost of the circuit 1 can be reduced and the CP
The size of the substrate in U8 can be reduced.
You. Other effects of the ultrasonic motor drive circuit of this example
Is the same as the example shown in FIG.
【0038】図11は、本発明の実施の形態の更に他の
例を示す、図8と同様の電気回路図である。なお、前述
の各例の駆動回路と同じ構成要素には同じ符号を付すこ
とにより、その詳細な説明は省略する。FIG. 11 is an electric circuit diagram similar to FIG. 8, showing still another example of the embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the drive circuit of each of the above-described examples are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0039】前述の図8に示す例では、スイッチング素
子部5の2個の高圧スイッチング素子Q1;Q2を、それ
ぞれ2個のタイミングパルスをP1,P2;P3,P4で制御
するようにしているが、この例の駆動回路1では、図1
1に示すように各高圧スイッチング素子Q1,Q2を、そ
れぞれ1個のタイミングパルスP1,P3で制御するよう
にしている。このときの、タイミングパルスP1,P3は
図10(a)と同じである。この例の超音波モータの駆
動回路の他の構成は、図8に示す例と同じである。In the example shown in FIG. 8, the two high-voltage switching elements Q 1 and Q 2 of the switching element section 5 are controlled by two timing pulses P 1 , P 2 ; P 3 and P 4 respectively . However, in the drive circuit 1 of this example, FIG.
As shown in FIG. 1, each of the high-voltage switching elements Q 1 and Q 2 is controlled by one timing pulse P 1 and P 3 , respectively. The timing pulses P 1 and P 3 at this time are the same as those in FIG. The other configuration of the drive circuit of the ultrasonic motor of this example is the same as the example shown in FIG.
【0040】そして、高圧スイッチング素子Q1からの
出力である高周波電圧Ф0と高圧スイッチング素子Q2か
らの出力である高周波電圧Ф90とが、共振用インダクタ
ンス10のフライバック効果と、共振用インダクタンス
10および超音波モータ7の容量Cに基づく負荷による
共振効果とによりフルの正弦波に変換されて超音波モー
タ7に供給される。これにより、超音波モータ7が滑ら
かに駆動する。[0040] Then, a high frequency voltage .PHI 90 that is the output from the high-frequency voltage .PHI 0 and the high-voltage switching element Q 2 which is the output from the high-pressure switching element Q 1 is a fly-back effect of the resonant inductance 10, resonant inductance The signal is converted into a full sine wave by the resonance effect of the load based on the capacitance C of the ultrasonic motor 7 and supplied to the ultrasonic motor 7. Thus, the ultrasonic motor 7 is driven smoothly.
【0041】この例の超音波モータ7の駆動回路1によ
れば、図8に示す例に比べてCPU8が出力するタイミ
ングパルスが2つ減少して2相クロックパルスとなるの
で、制御が容易になるとともに、プログラム処理が簡単
になって、CPU8のレベルを下げることができる。こ
れにより、駆動回路1のコストを低減することができる
とともに、CPU8における基板のサイズの縮小化を図
ることができる。この例の超音波モータの駆動回路1の
他の作用効果は、図8に示す例と同じである。According to the drive circuit 1 of the ultrasonic motor 7 of this embodiment, the timing pulse output from the CPU 8 is reduced by two to become a two-phase clock pulse as compared with the embodiment shown in FIG. At the same time, the program processing is simplified, and the level of the CPU 8 can be reduced. Thus, the cost of the drive circuit 1 can be reduced, and the size of the substrate in the CPU 8 can be reduced. Other operational effects of the ultrasonic motor drive circuit 1 of this example are the same as those of the example shown in FIG.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の超音波モータの駆動回路によれば、直流から超音波モ
ータを駆動するための交流を簡単に作ることができるよ
うになる。また、外部情報を考慮しかつ超音波モータの
回転状態をフィードバックすることにより、超音波モー
タに印加する交流を最適な周波数に保持でき、超音波モ
ータの効率を向上できる。更に、本発明の超音波モータ
の駆動回路によれば、スイッチング手段の昇温、トラン
スの昇温および超音波モータの回転状態の異常を監視す
る自己診断機能を備えているので、超音波モータの駆動
回路の信頼性が向上する。As is apparent from the above description, according to the ultrasonic motor drive circuit of the present invention, it is possible to easily produce an alternating current for driving the ultrasonic motor from a direct current. Further, by considering the external information and feeding back the rotational state of the ultrasonic motor, the alternating current applied to the ultrasonic motor can be maintained at an optimal frequency, and the efficiency of the ultrasonic motor can be improved. Furthermore, according to the ultrasonic motor drive circuit of the present invention, the self-diagnosis function of monitoring the temperature rise of the switching means, the temperature rise of the transformer, and the abnormality of the rotational state of the ultrasonic motor is provided. The reliability of the driving circuit is improved.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北沢賢次 東京都港区六本木1丁目4番30号 タカタ 株式会社内 Fターム(参考) 5H680 AA06 AA08 AA09 BB03 BB16 CC02 CC07 DD01 DD15 DD23 DD27 DD53 DD66 DD87 FF08 FF25 FF30 FF33 FF38 FF40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Kitazawa 1-4-30 Roppongi, Minato-ku, Tokyo F-term (reference) 5H680 AA06 AA08 AA09 BB03 BB16 CC02 CC07 DD01 DD15 DD23 DD27 DD53 DD66 DD87 FF08 FF25 FF30 FF33 FF38 FF40
Claims (10)
高電圧の交流を作る超音波モータの駆動回路において、 直流電源と、超音波モータを駆動するための所定位相差
の2相の高周波電圧の交流超音波モータに印加するトラ
ンスと、前記直流電源からの直流電流を前記トランスに
所定のタイミングで流すように動作するスイッチング手
段と、このスイッチング手段を前記所定のタイミングで
作動制御する中央処理装置とからなることを特徴とする
超音波モータの駆動回路。1. An ultrasonic motor drive circuit for generating a high-voltage alternating current necessary for operating an ultrasonic motor, comprising: a DC power supply; and a two-phase high-frequency voltage having a predetermined phase difference for driving the ultrasonic motor. A transformer applied to the AC ultrasonic motor, switching means for operating the DC current from the DC power supply to the transformer at a predetermined timing, and a central processing unit for controlling the operation of the switching means at the predetermined timing. A driving circuit for an ultrasonic motor, comprising:
温度検知手段が設けられており、前記中央処理装置は、
前記温度検知手段によって検知された前記スイッチング
手段の温度が第1の一定温度以上のとき、前記超音波モ
ータの駆動を停止するか、または前記超音波モータの出
力を低下することを特徴とする請求項1記載の超音波モ
ータの駆動回路。2. A temperature detecting means for monitoring a temperature rise of the switching means, wherein the central processing unit comprises:
When the temperature of the switching means detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a first predetermined temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped or the output of the ultrasonic motor is reduced. Item 2. A drive circuit for an ultrasonic motor according to Item 1.
温度検知手段が設けられており、前記中央処理装置は、
前記温度検知手段によって検知された前記スイッチング
手段の温度が第1設定温度以上のとき、前記超音波モー
タの駆動を停止するか、または前記超音波モータの出力
を第1の所定出力より低下させ、かつ前記第1設定温度
より低い第2設定温度以下になったとき、前記超音波モ
ータを第1の所定出力以上で再駆動することを特徴とす
る請求項1記載の超音波モータの駆動回路。3. A temperature detecting means for monitoring a temperature rise of the switching means, wherein the central processing unit comprises:
When the temperature of the switching means detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a first set temperature, the drive of the ultrasonic motor is stopped, or the output of the ultrasonic motor is reduced from a first predetermined output, 2. The driving circuit for an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the ultrasonic motor is re-driven at a first predetermined output or more when the temperature falls below a second set temperature lower than the first set temperature.
手段が設けられており、前記中央処理装置は、この温度
検知手段によって検知された前記トランスの温度が第2
の一定温度以上のとき、前記超音波モータの駆動を停止
するか、または前記超音波モータの出力を低下すること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1記載の超音
波モータの駆動回路。4. A temperature detecting means for monitoring a rise in temperature of the transformer, wherein the central processing unit detects a temperature of the transformer detected by the temperature detecting means as a second temperature.
4. The driving circuit for an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the driving of the ultrasonic motor is stopped or the output of the ultrasonic motor is reduced when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. .
手段が設けられており、前記中央処理装置は、前記温度
検知手段によって検知された前記トランスの温度が第3
設定温度以上のとき、前記超音波モータの駆動を停止す
るか、または前記超音波モータの出力を第2の所定出力
より低下させ、かつ前記第3設定温度より低い第4設定
温度以下になったとき、前記超音波モータを第2の所定
出力以上で再駆動することを特徴とする請求項1ないし
4のいずれか1記載の超音波モータの駆動回路。5. A temperature detecting means for monitoring a rise in temperature of the transformer, wherein the central processing unit detects that the temperature of the transformer detected by the temperature detecting means is a third temperature.
When the temperature is equal to or higher than the set temperature, the driving of the ultrasonic motor is stopped, or the output of the ultrasonic motor is reduced below a second predetermined output, and becomes equal to or lower than a fourth set temperature lower than the third set temperature. 5. The ultrasonic motor driving circuit according to claim 1, wherein said ultrasonic motor is re-driven at a second output or more.
が前記中央処理装置に供給され、前記中央処理装置はこ
の情報信号に基づいて前記超音波モータの異常を検知し
たとき、前記超音波モータの駆動を停止することを特徴
とする請求項1ないし5のいずれか1記載の超音波モー
タの駆動回路。6. An information signal of a rotation state of the ultrasonic motor is supplied to the central processing unit. When the central processing unit detects abnormality of the ultrasonic motor based on the information signal, the ultrasonic motor 6. The driving circuit for an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the driving of the ultrasonic motor is stopped.
高電圧の交流を作る超音波モータの駆動回路において、 直流電源と、前記直流電源からの直流を+電位および−
電位による直流高電圧に変換する直流高電圧変換手段
と、この直流高電圧変換手段からの+電位および−電位
による直流高電圧を超音波モータに所定のタイミングで
流すように動作するスイッチング手段と、このスイッチ
ング手段を前記所定のタイミングで作動制御する中央処
理装置とからなることを特徴とする超音波モータの駆動
回路。7. A driving circuit for an ultrasonic motor for producing a high-voltage alternating current necessary for operating the ultrasonic motor, comprising: a DC power supply;
DC high voltage converting means for converting into a DC high voltage by a potential; switching means operable to flow a DC high voltage from the DC high voltage converting means by a + potential and a − potential to an ultrasonic motor at a predetermined timing; A driving circuit for an ultrasonic motor, comprising: a central processing unit for controlling the operation of the switching means at the predetermined timing.
を正弦波に変換して超音波モータに供給させる正弦波変
換手段を備えていることを特徴とする請求項7記載の超
音波モータの駆動回路。8. A driving circuit for an ultrasonic motor according to claim 7, further comprising a sine wave converting means for converting an output from said switching means into a sine wave and supplying the sine wave to an ultrasonic motor. .
部情報に基づいてスイッチング手段の作動タイミングを
設定することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか
1記載の超音波モータの駆動回路。9. The ultrasonic motor drive circuit according to claim 1, wherein the central processing unit sets the operation timing of the switching means based on external information of the ultrasonic motor. .
タの回転状態に基づいてスイッチング手段の作動タイミ
ングを設定することを特徴とする請求項1ないし9のい
ずれか1記載の超音波モータの駆動回路。10. The driving of the ultrasonic motor according to claim 1, wherein the central processing unit sets the operation timing of the switching means based on the rotation state of the ultrasonic motor. circuit.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261471A JP2000092869A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Driving circuit for ultrasonic motor |
| US09/390,323 US6265809B1 (en) | 1998-09-16 | 1999-09-07 | Drive circuit for ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261471A JP2000092869A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Driving circuit for ultrasonic motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000092869A true JP2000092869A (en) | 2000-03-31 |
Family
ID=17362373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10261471A Pending JP2000092869A (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | Driving circuit for ultrasonic motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000092869A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011005402A (en) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Taiyo Yuden Co Ltd | Driving circuit device of ultrasonic motor |
| JP2013001555A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Yanagi Elec Co Ltd | Cord reel |
| JP2013001545A (en) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Yanagi Elec Co Ltd | Cord reel |
| US8855816B2 (en) | 2011-06-10 | 2014-10-07 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator, robot hand, and robot |
| US9318980B2 (en) | 2011-06-07 | 2016-04-19 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator, robot hand, and robot |
| CN114614697A (en) * | 2022-03-07 | 2022-06-10 | 南京航空航天大学 | Ultrasonic motor partition matching switch driving circuit |
-
1998
- 1998-09-16 JP JP10261471A patent/JP2000092869A/en active Pending
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