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JPH0632571B2 - 超音波モ−タ用電源 - Google Patents
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JPH0632571B2 - 超音波モ−タ用電源 - Google Patents

超音波モ−タ用電源

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JPH0632571B2
JPH0632571B2 JP62009746A JP974687A JPH0632571B2 JP H0632571 B2 JPH0632571 B2 JP H0632571B2 JP 62009746 A JP62009746 A JP 62009746A JP 974687 A JP974687 A JP 974687A JP H0632571 B2 JPH0632571 B2 JP H0632571B2
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JP
Japan
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inverter circuit
power supply
self
excited inverter
ceramic
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彰 山口
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Fukoku Co Ltd
Shinsei Kogyo KK
Wako Denki Co Ltd
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Fukoku Co Ltd
Shinsei Kogyo KK
Wako Denki Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/145Large signal circuits, e.g. final stages
    • H02N2/147Multi-phase circuits

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は超音波モータを駆動する超音波モータ用電源に
関する。
(従来の技術) 超音波モータを駆動するには2つのセラミック振動子に
互いにπ/2rad異なる位相の電力を供給する2相交流
電源が必要である。
この2相交流電源としては、2つの他励式インバータを
用いて2つのセラミック振動子にそれぞれπ/2rad異
なる位相の交流を供給する装置が考えられている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記従来考えられている装置を用いた場
合、ある一定の温度で変圧器のギャップまたは巻数を調
節してインバータ回路の発振周波数を電気的共振周
波数および発振動周波数に合わせても、セラミ
ック振動子のキャパシタンスCは温度により大巾に変化
するのでインバータ回路の発振周波数と回路の電気
的共振周波数が温度によりすぐくずれてしまう。こ
のため容量性または誘導性負荷となりスイッチング素子
の発熱が増加し、スイッチング素子が破壊される問題が
ある。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、インバータ
回路のスイッチング素子が加熱、破壊されない超音波モ
ータ用電源を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 第1の発明の超音波モータ用電源は、直流電源と、この
直流電源と第1のセラミック振動子との間に接続された
自励式インバータ回路と、前記直流電源と第2のセラミ
ック振動子との間に接続された他励式インバータ回路と
からなり、前記自励式インバータ回路は自励式インバー
タ回路内のインダクタンスおよびセラミック振動子のキ
ャパシタンスにより発振周波数が設定されて発振し、前
記他励式インバータ回路は前記自励式インバータ回路の
発振周波数により発振するものである。
第2の発明の超音波モータ用電源は、直流電源と、この
直流電源と第1のセラミック振動子との間に接続された
自励式インバータ回路と、前記直流電源と第2のセラミ
ック振動子との間に接続された他励式インバータ回路
と、前記自励式インバータ回路および他励式インバータ
回路に接続された補正回路とからなり、前記自励式イン
バータ回路は自励式インバータ回路内のインダクタンス
およびセラミック振動子のキャパシタンスにより発振周
波数が設定されて発振し、前記他励式インバータ回路は
前記自励式インバータ回路の発振周波数により発振し、
前記補正回路は前記第1および第2のセラミック振動子
の振動量に応じてインバータ回路のインダクタンスを可
変可能としたものである。
(作用) 第1の発明は、自励式インバータのインダクタンスと第
1のセラミック振動子のキャパシタンスで自励式インバ
ータの発振周波数を設定し第1のセラミック振動子を振
動させる。また、自励式インバータの発振周波数に応じ
て同じ周波数で他励式インバータを発振させ第2のセラ
ミック振動子を振動させる。
第2の発明は第1の発明において、第1および第2のセ
ラミック振動子の振動量に応じてインダクタンスを加減
し、自励式インバータの発振周波数を変えるとともに、
第1および第2のセラミック振動子の振動量をある一定
量とする。
(実施例) 以下、超音波モータ用電源の一実施例を図面を参照して
説明する。
図において1は駆動用の直流電源で、この直流電源1に
はSin波出力用の自励式インバータ回路2が接続されて
いる。
この自励式インバータ回路2は、前記直流電源1の正極
が変圧器3の一次巻線4の中央に接続され、一次巻線4
の一方の第1の一次巻線5からスイッチング素子として
の第1のトランジスタ6のコレクタ・エミッタを経て直
流電源1の負極に接続されるとともに、変圧器3の一次
巻線4の他方の第2の一次巻線7からスイッチング素子
としての第2のトランジスタ8のコレクタ・エミッタを
経て直流電源1の負極に接続されている。また、直流電
源1の正極から第1のトランジスタ6および第2のトラ
ンジスタ8のベースにそれぞれ自励式インバータ回路2
を起動させるための起動用抵抗9,10が接続されてい
る。さらに、トランジスタ6,8を変圧器3の二次巻線
11のインダクタンスLと超音波モータの第1のセラミッ
ク振動子12のキャパシタンスCで設定される電気的共振
周波数 で動作させるための変圧器3のスイッチング素子用巻線
13の一端は、第1のトランジスタ6のベースに、他端は
超音波モータの第2のトランジスタ8のベースに接続さ
れている。
そして、自励式インバータ回路2の変圧器3の二次巻線
11には、第1のセラミック振動子12が接続されている。
このとき、二次巻線11等のインダクタンスLと第1のセ
ラミック振動子12のキャパシタンスCにより定められる
共振周波数が、第1のセラミック振動子12の固有の
発振動周波数と等しくなるように変圧器3のギャッ
プまたは巻数等を調整する。
また、前記直流電源1にはCos波出力用の他励式インバ
ータ回路14が接続されている。この他励式インバータ回
路14は、前記直流電源1の正極が変圧器15の一次巻線16
の中央に接続され、一次巻線16の一方の第1の一次巻線
17からスイッチング素子としての第1のトランジスタ18
のコレクタ・エミッタを経て直流電源1の負極に接続さ
れるとともに、変圧器15の一次巻線16の他方の第2の一
次巻線19からスイッチング素子としての第2のトランジ
スタ20のコレクタ・エミッタを経て直流電源1の負極に
接続されている。また、第1のトランジスタ18および第
2のトランジスタ20のベースには、たとえば前記スイッ
チング素子用巻線13の両端に接続された位相回路21の出
力端子がそれぞれ接続されている。
そして、他励式インバータ回路14の変圧器15の二次巻線
22には、第2のセラミック振動子23が接続されている。
このとき、二次巻線22等のインダクタンスLとセラミッ
ク振動子23のキャパシタンスCにより定められる電気的
共振周波数が、第2のセラミック振動子23の固有の
発振動周波数と等しくなるように変圧器15のギャッ
プまたは巻数を調整する。
また、第1のセラミック振動子12とセラミック振動子23
の一端および、変圧器3の二次巻線11と変圧器15の二次
巻線22の一端が接続され共通電位となっている。
さらに、第1および第2のセラミック振動子12,23に
は、補正回路24が接続されている。この補正回路24は前
記セラミック振動子12,23の振動量を電圧としてとら
え、これらセラミック振動子12,23の振動量と比較する
基準電圧をもつ比較回路25が接続され、この比較回路25
にはこの比較回路25により電圧が可変される補正用直流
電源26が接続される。
そして、この補正用直流電流26には変圧器3の補正巻線
27、変圧器15の補正巻線28、およびこれら補正巻線27,2
8の交流分を除去するインダクタ29とが直列に接続され
ている。
次に上記実施例の動作について説明する。
まず、直流電源1から電圧が印加されると、第1のトラ
ンジスタ6または第2のトランジスタ8のベースに起動
抵抗9または起動抵抗10を介してベース電流が流され、
いずれか一方のトランジスタがオンする。たとえば、第
1のトランジスタ6がまずオンしたとすると、直流電源
1から第1の一次巻線5の第1のトランジスタ6の経路
で電流が流れる。これにより二次巻線11に電圧が誘起さ
れ、二次巻線11等のインダクタンスLと第1のセラミッ
ク振動子12のキャパシタンスCで変圧器3の二次側回路
を発振させる。そしてこの二次側回路の電流の方向が逆
向きになるとき、スイッチング素子用巻線13には、第2
のトランジスタ8のベース方向に電流が流れ第2のトラ
ンジスタ8がオンするとともに第1のトランジスタ6が
オフする。これにより直流電源1、第1の一次巻線5、
第1のトランジスタ6の経路で流れていた電流は、直流
電源1、第2の一次巻線7、第2のトランジスタ8の経
路で流れる。従って二次巻線11に誘起される電圧の向き
は反対となる。そしてこれらの動作を繰り返す。すなわ
ち、二次巻線11等のインダクタンスLと、第1のセラミ
ック振動子12のキャパシタンスクタンスCで定められ で求められる電気的共振周波数でスイッチング素子
用巻線13から交互に第1のトランジスタ6および第2の
トランジスタ8のベースに電流を流し、第1のトランジ
スタ6および第2のトランジスタ8を交互にオン・オフ
し、自励式インバータ回路2の二次巻線11に交流を誘起
し、常に変圧器3の二次巻線11のインダクタンスLとセ
ラミック振動子12,23のキャパシタンスCによる定まる
電気的共振周波数で第1のセラミック振動子12を発
振させる。
また、スイッチング素子用巻線13に電圧が誘起されると
他励式インバータ回路14には自励式インバータ回路2と
同じ周波数でπ/2rad進んだ波形をつくらせる位相回
路21から第1のトランジスタ18および第2のトランジス
タ20のベースにベース電流が交互に与えられ、交互にト
ランジスタ18,20をオンする。そして、第1のトランジ
スタ18がまずオンしたとすると、直流電源1から第1の
一次巻線16、第1のトランジスタ18の経路で電流が流れ
る。次に第2のトランジスタ20のベースにベース電流が
与えられ第2のトランジスタ20がオンするとともに第1
のトランジスタ18のベース電流をなくし第1のトランジ
スタ18をオフする。これにより直流電源1、第1の一次
巻線17、第1のトランジスタ18の経路で流れていた電流
は、直流電源1、第2の一次巻線19、第2のトランジス
タ20の経路で流れる。すなわち、他励式インバータ回路
14では自励式インバータ回路2よりπ/2rad進んだ波
形が形成されることになる。
補正回路24では、二次巻線11,12のインダクタンスLお
よびセラミック振動子12,23のキャパシタンスCで定め
られる電気的共振周波数でそれぞれセラミック振動
子12,23が振動しているときの振動量をたとえば電圧と
して比較回路25で比較回路25内の基準電圧と比較し、発
振動周波数と実際の周波数の差を求め、差に応じて
比較回路25が補正用電流電源26をコントロールし、補正
巻線27および補正巻線28に流れる直流電流を調整する。
そして、補正巻線27および補正巻線28の磁界の強さを変
化させて二次巻線11,22のインダクタンスLを補正し、
温度変化により第1および第2のセラミック振動子12,2
3のキャパシタンスCが変化しても、電気的共振周波数
が常に第1および第2のセラミック振動子12,23の
固有の発振動周波数または実用上必要な振動量とな
るようにする。また、第1図および第2図に示す実施例
では2つのスイッチング素子を用いたマルチバイブレー
タ型のインバータ回路を用いているが1つのスイッチン
グ素子を用いたブロッキング型のインバータ回路を用い
ることもできる。
また実施例では自励式インバータ回路2にsin波出力
用、他励式インバータ回路14にcos波出力用を用いてい
るが、自励式インバータ回路2にcos波出力用、π/2r
ad遅れた波形をつくらせる位相回路21により他励式イン
バータ回路14にsin波出力用のものを用いることもでき
る。
〔発明の効果〕
第1の発明によれば、インバータ回路のインダクタンス
とセラミック振動子のキャパシタンスでインバータ回路
の発振周波数を決定し、スイッチング素子を作動させる
ことにより、セラミック振動子のキャパシタンスが温度
等により変化しても常に発振動周波数と等しい交流が流
れるので、負荷が誘導性または容量性負荷となることが
なくスイッチング素子の過熱、破壊を防止できる。
第2の発明によれば、セラミック振動子の振動量に従っ
て補正回路でインダクタンスを補正し電気的共振周波数
とセラミック振動子の発振動周波数を一致さるので、セ
ラミック振動子のキャパシタンスが温度によって変化し
てもセラミック振動子は常に最高または、実用上必要な
振動量となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は超音波モータ用電源の一実施例のブロック図、
第2図は同上回路図である。 1……直流電源、2……自励式インバータ回路、12……
第1のセラミック振動子、14……他励式インバータ回
路、23……第2のセラミック振動子、24……補正回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−170473(JP,A) 特開 昭59−65418(JP,A) 実開 昭63−4191(JP,U) 実開 昭57−39685(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、 この直流電源と第1のセラミック振動子との間に接続さ
    れた自励式インバータ回路と、 前記直流電源と第2のセラミック振動子との間に接続さ
    れた他励式インバータ回路とからなり、 前記自励式インバータ回路は自励式インバータ回路内の
    インダクタンスおよびセラミック振動子のキャパシタン
    スにより発振周波数が設定されて発振し、 前記他励式インバータ回路は前記自励式インバータ回路
    の発振周波数により発振することを特徴とする超音波モ
    ータ用電源。
  2. 【請求項2】直流電源と、 この直流電源と第1のセラミック振動子との間に接続さ
    れた自励式インバータ回路と、 前記直流電源と第2のセラミック振動子との間に接続さ
    れた他励式インバータ回路と、 前記自励式インバータ回路および、他励式インバータ回
    路に接続された補正回路とからなり、 前記自励式インバータ回路は自励式インバータ回路内の
    インダクタンスおよびセラミック振動子のキャパシタン
    スにより発振周波数が設定されて発振し、 前記他励式インバータ回路は前記自励式インバータ回路
    の発振周波数により発振し、 前記補正回路は前記第1および第2のセラミック振動子
    の振動量に応じてインバータ回路のインダクタンスを可
    変可能としたことを特徴とする超音波モータ用電源。
JP62009746A 1987-01-19 1987-01-19 超音波モ−タ用電源 Expired - Lifetime JPH0632571B2 (ja)

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JP5273353B2 (ja) * 2008-05-22 2013-08-28 横浜ゴム株式会社 静電誘導型変換素子の電力取り出し回路
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