[發(fā)明專利]超聲波馬達(dá)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710160301.0
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101207342A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舟洼朋樹
• 申請（專利權(quán)）人: 奧林巴斯株式會社
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/10;H02N2/14
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 胡建新

本申請基于日本專利申請第2006-343978號，這里引用其全部內(nèi)容。

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1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10)、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。