振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置
【課題】温度変化や駆動負荷の変化による電流の増加に対して電流の供給量を越えないようにすると共に、その供給量の制限内で大きい出力を出せるように、周波数及びパルス幅が制御可能な振動型モータの制御方法を提供する。
【解決手段】楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、スイッチング手段を介して電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、各手段の制御を司ると共に、被駆動体の速度を設定する制御部と、を備え、制御部は、目標速度に対し、電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、駆動信号の周波数とパルス幅を制御する。
【解決手段】楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、スイッチング手段を介して電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、各手段の制御を司ると共に、被駆動体の速度を設定する制御部と、を備え、制御部は、目標速度に対し、電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、駆動信号の周波数とパルス幅を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子に振動波を生じさせ、この超音波振動子に接触する移動体を摩擦力により相対移動させる振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気−機械エネルギー変換素子に交流信号を印加し、超音波振動子に振動波を生じさせ、この超音波振動子に接触する移動体を摩擦力により相対移動させる振動型モータを用いたカメラ、ビデオなどの装置においては、電池が電力の供給源となっている。
最近では、上記したカメラ、ビデオなどの装置の小型化が進み、電池も小さくなり電源供給容量が小さくなっており、それらに対する種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１では図８に示すように、異音が発生しないようにするため、電池電圧に応じて駆動パルスのパルス幅を変え 電池電圧が十分高いときには、パルス幅を絞り余計なエネルギーが入らないようにした超音波モータ駆動回路が提案されている。
また、電池電圧に応じてモータの駆動方法を変え一定入力電力になるようにコントロールする振動型モータの駆動回路が知られている。
また、特許文献２では、駆動電流を検出しその値が許容電流を超えないようにパルス幅を制御する振動波アクチュエータの制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第０３１４０２３６号公報
【特許文献２】特開平０９−２７１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来例のものにおいては、つぎのような課題を有している。
上記特許文献１では、電池電圧に応じてパルス幅および駆動方法を変えることは可能であるが、検出対象が電池電圧であるため実際のモータが消費している電流を検出することはできない。
そのため、温度変化や駆動負荷の変化により電流が増加してしまっても対応することができず、電流が電池の供給できる所定量を越えてしまった場合、それ以上供給できず、電池電圧が低下して装置のシステム全体が動かなくなってしまうという問題が発生する。
【０００５】
また、上記特許文献２のような電流値を検出し電流が所定値を越えないようにパルス幅制御する手段を用いた場合には、つぎのような問題が生じる。
周波数変更による入力電力増加に対しモータ出力も増加する「第一の周波数領域」ではパルス幅制御と速度制御が同時に実施される。
そのため、速度を上げるために周波数を下げる動作と、電流を減らすためにパルス幅を小さくする動作が混在し、安定した駆動ができない。
また、共振周波数を超えた周波数になってしまい、モータが停止してしまうという問題が生じる。
また、共振周波数から離れた駆動回路のインピーダンス回路との増幅効果により電圧は増加する。
しかし、振動型モータの容量成分側に電流が流れてしまう周波数領域 すなわち周波数変更による入力電力増加に対しモータ出力が増加しない「第二の周波数領域」では、常に出力できるギリギリまでの電流を流そうと動作する。
そのため、容量成分側に流れる無効な電流を常に流し続けて回路効率を低下させてしまうこととなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、温度変化や駆動負荷の変化による電流の増加に対して該電流の供給量を越えないようにすると共に、
その供給量の制限内で大きい出力を出せるように、周波数及びパルス幅を制御することが可能となる振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の振動型モータの制御方法は、少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅および駆動電圧を制御することを特徴とする。
また、本発明の振動型モータの駆動装置は、少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの駆動装置であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅とを制御することが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度変化や駆動負荷の変化による電流の増加に対して該電流の供給量を越えないようにすると共に、
その供給量の制限内で大きい出力を出せるように、周波数及びパルス幅を制御することが可能となる振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置を実現することができる。
特に、電流の供給量に制限のある電源を用いる際に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における振動型モータの制御方法に用いる振動型モータの制御回路の構成を説明するブロック図。
【図２】本発明の実施例１における振動型モータの分解斜視図。
【図３】本発明の実施例１における図２に示された振動型モータの組立て後の斜視図。
【図４】（ａ）は本発明の実施例１における図１のブロック図のドライバ部の回路構成図、（ｂ）は図１のブロック図における回路ブロックの電流検出回路の周辺回路構成図。
【図５】（ａ）は本発明の実施例１における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図６】（ａ）は本発明の実施例２における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図７】（ａ）は本発明の実施例３における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図８】（ａ）は本発明の実施例４における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図９】従来技術におけるパルス幅と電源電圧の関係を示す図。
【図１０】本発明の実施例４における回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した振動型モータの制御方法の構成を、図１のブロック図を用いて説明する。
本実施例の振動型モータは、電気−機械エネルギー変換素子と、この電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
該電気−機械エネルギー変換素子に対する供給量に制限のある電源からの駆動電圧の印加により、該弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備えている。
そして、この弾性体の接触部と接触する被駆動体を上記楕円運動によって振動体に対して相対移動させるように構成されている。
図１において、２００は振動型モータであり、３２はマイクロコンピュータなどのコント−ロールを司るマイコン部分によって構成される制御部である。以下においてこの制御部をマイコン部と略して記す。
３４は上記した楕円運動を生成するため、マイコン部の指令値に応じて第一のモード（Ａモード）と第二のモード（Ｂモード）の駆動信号を発生させる発振器部（駆動信号発生手段）である。
３３はＡモードの信号を電源電圧でスイッチングする増幅回路（スイッチング手段）で、この増幅回路３３ではインピーダンス素子４１との組み合わせにてより多くの駆動力を与える回路が構成されている。
３３’はＢモードの信号を電源電圧でスイッチングする増幅回路（スイッチング手段）で、この増幅回路３３’ではインピーダンス素子４２との組み合わせにより多くの駆動力を与える回路が構成されている。
３６は増幅回路３３、３３’の増幅回路に電圧を供給する電池などの電源部であり、３７は電源からの供給電流を検出する電流検出回路（電流検出手段）である。
電流検出回路３７で検出された電流値は上記マイコン部に入力され本実施例の電流制限アルゴリズムの情報として使用される。
３５は移動体（被駆動体）の位置および速度を検出する位置検出手段である。この位置検出手段３５で得られた結果により、移動体の位置および速度情報がマイコン部３２に渡されマイコン部はそれに応じてモータをコントロールする。
【００１２】
つぎに、振動型モータの構成の一例を、図２および図３を用いて説明する。
これらの図において、２０１は金属等の振動減衰損失の小さい材料で構成された板（円板）状の第１の弾性体、２０２は電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子である。
また、２０３は不図示の電源より圧電素子２０２に交番信号を印加するためのフレキシブル基板、２０４はシャフト２０６の下端に形成されたネジ部と嵌合する下ナット、２０５は第２の弾性体である。
第１の弾性体２０１、圧電素子２０２、フレキシブル基板２０３、および第２の弾性体２０５の中心部に設けられた貫通孔に、シャフト２０６が挿入されている。
シャフト２０６の途中には段差が設けられており、この段差が第２の弾性体２０５の内壁に設けられた段差に突き当たるように構成されている。
シャフト２０６の先端（下端）部にはネジが形成され、このネジに締結部材である下ナット２０４を嵌合させて締め付けることで、第２の弾性体２０５、第１の弾性体２０１、圧電素子２０２、および、フレキシブル基板２０３を固定することができる。
【００１３】
第１の弾性体２０１の圧電素子２０２と接触していない側の表面には、移動体であるロータ２０７に固定された接触バネ２０８が加圧接触する。
この接触バネ２０８は弾性を有しており、ロータ２０７に固定されて一体となって回転する。
２０９は出力手段であるギアであり、ロータ２０７の回転軸方向の移動を許容し、ロータ２０７の回転運動の移動を追従するようにロータ２０７と嵌合している。
２１０はバネ等の加圧手段であり、ロータ２０７のバネ受け部とギア２０９との間に配置され、ロータ２０７を第１の弾性体２０１の方向に押し下げるように加圧している。
ギア２０９はシャフト２０６と結合した固定部材２１１に軸支されており、その軸方向における位置は固定部材２１１によって規制されている。
シャフト２０６の下ナット２０４と嵌合しない側の先端（上端）部にもネジが形成されており、このネジに上ナット２１２を嵌合させて、固定部材２１１にシャフト２０６が固定されている。
固定部材２１１にはネジ穴が設けてあり、この固定部材２１１を所望の個所にネジを用いて固定することで、振動型モータを所望の個所に取り付けることができる。
【００１４】
圧電素子２０２は、例えば１つの圧電体の両面に電極膜が形成されており、片面の電極膜を２つの電極膜に分割し、電極膜が形成された２つの領域には、互いに逆向きとなるように圧電素子２０２の厚み方向に分極が施されている。
この２つの電極膜に同一の交番信号を印加すると、圧電素子２０２の一方の領域は厚み方向に膨張し、他方の領域は厚み方向に収縮する。
この圧電体にさらに電極膜の位相が９０度ずれるように、もう１枚の圧電体を重ね合わせ、この２つの圧電体に時間的に９０度位相のずれた交番信号を印加する。
すると、振動子には第１の弾性体２０１を左右に振るような２つの曲げ振動（１つは振幅方向がシャフト２０６の軸方向と垂直な方向、もう１つは振幅方向がシャフト２０６の軸方向と垂直な方向）が発生する。
これらの振動が合成されると、第１の弾性体２０１の表面には、楕円運動が励起される。この楕円運動が励起された第１の弾性体２０１の表面に接触バネ２０８を加圧接触させれば、接触バネ２０８およびロータ２０７がこの楕円運動に押し出されるようにして移動する。
【００１５】
振動型モータの構成は上記の構成に限定されるものではなく、つぎのように構成されたモータであってもよい。
例えば、圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子、振動体、移動体等から構成されており、電気−機械エネルギー変換素子に２相以上の交流電圧を印加することにより振動体に進行性の振動波を発生させる。
そして、この振動エネルギーが、振動体に加圧接触されたロータ等の移動体に伝達されるように構成されたモータであってもよい。
【００１６】
つぎに、本実施例におけるドライバ部（増幅回路３３，３３’）の回路構成について、図４（ａ）を用いて説明する。
図４（ａ）に示す回路構成において、スイッチング回路はスイッチング素子にＦＥＴ５１〜５８を用いている。
ここで、図４（ａ）に示すようにＡ相パルスがＨｉになるとＦＥＴ５１、５４がオンとなりＡ相から／Ａ相に向かって電流が流れる。
逆に／ＡパルスがＨｉになるとＦＥＴ５３、５２がオンとなり／Ａ相からＡ相に向かって電流が流れる。Ｂ相に対しても同様に与えられたパルス信号に応じてＦＥＴ５５〜５８がオンして振動子に電圧を印加する構成となっている。
ここで、Ａと／ＡおよびＢと／Ｂはそれぞれ１８０°位相がずれておりパルス幅は等しいパルス信号となっている。
４１、４２はモータとのインピーダンスを整合させるインピーダンス素子である。
本実施例では４１、４２はインダクタンス素子であり、ここでは不図示ではあるがインピーダンスを整合させるために容量素子を、振動子と並列に設けるケースもある。
このようにインピーダンス素子を４１、４２の位置に付加することで、より低電圧で、かつ高効率でモータを駆動することができる。
【００１７】
つぎに、本実施例の振動型モータの制御方法に用いる電流検出回路３７の周辺回路構成について、図４（ｂ）を用いて説明する。
図４（ｂ）において３８は電流検出用抵抗であり３９は差動増幅器であり、電流検出回路３７は電源３６とモータドライバ部３３、３３’の間に設けられている。
具体的には電流検出用抵抗３８の端子間電圧を差動増幅器３９により差動増幅し、その電圧をマイコン３２に設けられたＡＤ変換器などによりデジタルデータとして変換し電流検出結果として、マイコン３２に取り込まれる。
図５（ａ）は本実施例の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図である。
上記特性図の中のＮ＿０は負荷トルクゼロのときのモータ回転数で、Ｉ＿０はそのときの電流特性である。電流は図１の３７の電流検出回路にて検出された電流値でマイコン３２へ伝達される。
Ｎ＿１００は例えば負荷１００ｇｆｃｍのときのモータ回転数で、Ｉ＿１００はそのときの電力特性である。
図５（ａ）からわかるように、負荷トルクゼロのときは全周波数領域において電流はリミット値ＬｉｍＡを越えない。
【００１８】
つぎに、本実施例の振動型モータの制御方法について、図５（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。
まず、モータオンする（Ｆ−１１）。
その際、モータ起動時にマイコン３２は十分速度の低い駆動周波数として、図５（ａ）に示すように周波数ｆｓを設定し、駆動をオンさせる（Ｆ−１２）。
次に、周波数ｆｓでは速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し、検出速度が速いか低いかを判断する（Ｆ−１３）。
次に、検出電流がＬｉｍＡ（リミット値）よりも低いときに、駆動周波数をＸ１Ｈｚ下げる（Ｆ−１４、Ｆ−１７）。
この周波数変化量のＸ１Ｈｚの大きさは、所定の速度変化が得られる大きさである。
一方、目標速度に対し検出速度が遅く、かつ検出電流がＬｉｍＡ（所定のリミット値）を越えたとき、Ｆ−１５のフローにおいて、周波数がどの領域にあるかが、上記したマイコン部３２によって構成される制御部の判断手段によって判断される。
この判断手段は、駆動信号の周波数の領域について、目標速度に対し検出速度が遅く、かつ検出電流がＬｉｍＡを越えたとき、そのときに周波数を下げたことによる電流変化によって判断することが可能に構成されている。
その際、上記周波数の領域は、検出電流の電流値がＬｉｍＡを越えたとき、そのときの周波数を下げることで、検出電流が減少する領域が領域ａｒｅａ＿Ａ（第１の周波数領域）とされ、増加する領域が領域ａｒｅａ＿Ｂ（第２の周波数領域）とされている。
これらは、目標速度に対し検出速度が遅くかつ検出電流がリミット値を越えたとき、周波数を下げたときの電流変化を予め計算し、周波数を下げたときに電流も減少するか増加するかによって決められている。
そして、この電流変化は、電流変化率がゼロより小さい場合には領域ａｒｅａ＿Ａと判断され、電流変化率がゼロより大きい場合には領域ａｒｅａ＿Ｂと判断される。
領域ａｒｅａ＿Ａのときは、周波数を下げても電流は増加していかないので、検出電流がリミット値を越えた分について、パルス幅を小さくしてＬｉｍＡの範囲内とした後に、該ＬｉｍＡを越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げることが可能である。
また、領域ａｒｅａ＿Ｂの場合は、駆動周波数をそのときの周波数のままに固定し、周波数を下げることによる電流増加が発生しないようにする。
また、その状態でまだ検出電流の電流値がＬｉｍＡを越えている場合には、パルス幅を小さくして電流が増加しないようにする（Ｆ−１８）。またその状態でまだ電流がオーバーしているか判断し（Ｆ−１８ａ）オーバーしているときはパルス幅を絞って電流が増加しないようにする（Ｆ−１８ｂ）。
【００１９】
次に、検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔの設定範囲上限の目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αと比較する（Ｆ−１９）。
検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αよりも小さくないときは 速度が速すぎる状態になっているので、周波数を高い側にＸ２Ｈｚ戻し速度を抑える（Ｆ−２０）。
検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αよりも小さいときはそのままで目標位置に到達したときなどの停止動作に入るか否かを判断する（Ｆ−２１）。
停止動作するときはモータオフして停止させる（Ｆ−２２）が、継続して駆動するときは、Ｆ−１２のフローの後に戻り上記速度制御動作を繰り返す。
このように速度制御動作を繰り返しながら検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔになるまで駆動周波数を下げ続ける。
そして、目標速度Ｎｃｏｎｓｔを越えてしまったときには駆動周波数を高い方へ戻すようにして所定の速度範囲になるように周波数が制御される。
【００２０】
つぎに、負荷状態に応じた上記動作の変化を、図５（ａ）を参照しながら説明する。
負荷トルクゼロのときは、電流値がＬｉｍＡを超えることは無いので上記速度制御で目標速度範囲内にモータ速度が制御された状態で駆動される。
それを、上記アルゴリズムを用いて説明すると、周波数ｆｓでは速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し検出速度が速いか遅いかを判断する（Ｆ−１３）。
検出速度が遅いと判断された際、そのときの電流もＬｉｍＡよりも低いので駆動周波数を下げる（Ｆ−１４、Ｆ−１７）。
一方、検出速度が速いと判断された際、検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔの設定範囲上限の目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αと比較する（Ｆ−１９）。
目標速度Ｎｃｏｎｓｔに達するまでは検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αよりも小さいのでモータ停止か否かの判断をする（Ｆ−２１）。
駆動状態を継続するのでＦ−１２のフローの後ろに戻り、周波数スィープ（周波数を下げていく）動作を継続する。
その間で電流はＬｉｍＡを越えることがないので、最終的には目標速度の範囲内で動作し、目標速度で停止する位置に達するまで動作する。
【００２１】
次に、負荷トルクが、例えば１００ｇｆｃｍになった場合、負荷トルクがゼロと同様の周波数ｆｓに設定され、検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し、周波数を低い方へ制御する（Ｆ−１４、Ｆ−１７）。
また 速度制御する動作の中で電流値も検出しており、ＬｉｍＡよりも高いか低いかを判断する。
周波数が十分高い周波数では検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔより遅く、電流もＬｉｍＡより小さいので駆動周波数を下げ続ける。
図５（ａ）からわかるように、負荷１００ｇｆｃｍでは目標速度Ｎｃｏｎｓｔに達する前に、ＬｉｍＡを越えてしまっている。
ここで、電流を検出しながら周波数を下げることで、検出電流が増加する領域ａｒｅａ＿Ｂか、減少する領域ａｒｅａ＿Ａかを判断する（Ｆ−１５）。
図５（ａ）の、領域ａｒｅａ＿Ｂの領域ではＬｉｍＡを越えた周波数でそれ以上周波数を下げないように動作する。
また、周波数を下げないように固定した後でも電流がＬｉｍＡを越えてしまうときは、駆動電圧のパルス幅を小さくして電流を減らすように動作する（Ｆ−１８）。
【００２２】
次に、起動周波数が図５（ａ）に示すｆｓ０で負荷１００ｇｆｃｍであった場合、周波数ｆｓ０に設定され検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し速いかを判断した後に電流を検出する（Ｆ−１３、１４）。
起動周波数ｆｓ０のときＬｉｍＡを超えた場合、ＬｉｍＡを越えたときの周波数を下げることで、検出電流が増加する領域ａｒｅａ＿Ｂか、減少する領域ａｒｅａ＿Ａかを判断する（Ｆ−１５）。
周波数ｆｓ０はａｒｅａ＿Ａなのでパルス幅を下げ、ＬｉｍＡを越えない状態にしたのちに駆動周波数を下げる（Ｆ−１６）。
その後は、上記起動周波数がｆｓの場合と同じ挙動になる。
本実施例では、このようにＬｉｍＡを越えたときの周波数がどの領域にあるかで、周波数のコントロールが異なる。
すなわち、ＬｉｍＡを越えたときの周波数を下げることで、検出電流が増加する領域ａｒｅａ＿Ｂか、減少する領域ａｒｅａ＿Ａかで、周波数のコントロールを異ならせ、制御するように構成されている。
【００２３】
図５（ａ）および図５（ｂ）のフローに示してきたように、仮にＦ−１５のフローを用いず、速度がＮｃｏｎｓｔに達していないために駆動周波数をより低い方に設定してしまうと、電流値はＬｉｍＡを越えてしまい電池電圧の低下も引き起こす。これにより、他のアクチュエータや表示装置と共に構成された装置を電池を電源として使用するような場合、他のアクチュエータや表示装置などの動作に影響を与えてしまう。
そのため、本実施例では図５（ａ）のように、電流値がＬｉｍＡ値を越えるときの周波数領域を判断し、電流値がＬｉｍＡを越えないようにしつつ最大限の出力特性が出せるように、周波数を制御するように構成されている。
このような構成によれば、速度はＮｃｏｎｓｔよりは遅い状態になってしまうが、電流オーバーして他のアクチュエータや表示装置などの動作が故障してしまうことを防ぐことが可能となる。
また、本実施例では電流値が設定値をオーバーしたときに、スイッチング手段によってパルス幅を変更することで、電流値をコントロールしているが、このような構成に限られるものではない。
後述する実施例４のように、スイッチング手段におけるパルス電圧の大小をコントロールすることでも、同様な結果を得ることができる。
【００２４】
［実施例２］
実施例２として、実施例１と異なる形態における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
実施例１の図５（ａ）では負荷がゼロと１００ｇｆｃｍの状態を示したが、本実施例では図６（ａ）に示されるように、より負荷が大きい１００ｇｆｃｍと２００ｇｆｃｍの状態が示されている。
本実施例では、電流検出して制限値を越えたときのアルゴリズムが実施例１とは異なる。本実施例の振動型モータの制御回路の動作について、図６（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。
図６（ｂ）において、Ｆ−１４のフローまでは 実施例１と同様な動作である。Ｆ−１４のフローで、検出電流がＬｉｍＡを越え、電流変化率がゼロより小さく領域ａｒｅａ＿Ｂと判断されたとき、予め設定された速度Ｎ＿Ｌｏｗに対し、検出速度が速いか遅いかが、判断手段により判断される（Ｆ−２３）。
そのときの速度が、予め設定された速度Ｎ＿Ｌｏｗに対し遅い場合、図６（ａ）のＮ＿２００のように、制限電力以下で動作できる動作範囲が狭いことがわかる。
この場合には、その周波数で固定し（Ｆ−２４）、それでも電流が制限を越える場合（Ｆ−２４ａ）パルス幅も小さくするなどして電流オーバーしないようにコントロールする（Ｆ−２４ｂ）。
【００２５】
一方、検出速度が予め設定されたＮ＿Ｌｏｗよりも速い場合、図６（ａ）のＮ＿１００のように周波数の高い側にまだ動作可能な領域があることがわかる。
この場合には、駆動周波数をある値（β）だけ高くして速度を遅くし、検出電流がＬｉｍＡを越えないように制御する（Ｆ−２５）。
【００２６】
以上のようにすることにより、電流が制限値を越えず通常の効率の良い周波数を使用して駆動することができる。
上記周波数を駆動周波数に対しβだけ高い側にシフトさせずに動作させた場合、駆動される周波数は電流オーバーしている周波数付近なので、Ｆ−２４のフローのようにパルス幅を下げたりする動作が頻繁に必要となる。
そうすると、速度特性が逐次変化していくために不安定な動作となり速度ムラや場合によっては停止してしまったりするケースもある。
Ｆ−２５のフローのように、上記特性変化を受けにくい駆動周波数に設定することで、モータ特性が安定した状態で最大出力が出せるように駆動することが可能となる。
【００２７】
［実施例３］
実施例３として、実施例１、実施例２と異なる形態における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図７（ａ）はある環境条件下で負荷が１００のときの駆動電圧パルス幅がデューテイ５０％の状態とデューテイ４０％の状態を示している。
通常駆動するときは低い電圧で最大出力が出せるようにデューテイ５０％で駆動される。以下において、パルス幅デューティ５０％をパルス幅５０％と記す。
図７（ａ）で示している環境下では図からわかるように、パルス幅５０％で駆動した場合リミット電流ＬｉｍＡを越える領域が起動周波数ｆｓからになっている。
実施例１もしくは実施例２のアルゴリズムを使うと、起動周波数付近でパルス幅を下げて動作することは可能であるが、最初の電圧オンしたときにはＬｉｍＡを越えてしまっている。
そうすると、ＬｉｍＡの電流を越えない値までパルス幅を下げている間は電流オーバー状態が続き、状況によっては他のアクチュエータや表示装置に影響を与えてしまう可能性がある。
【００２８】
図７（ｂ）は実施例３のアルゴリズムであり、起動時の駆動方法が実施例１、実施例２とは異なっている。
以下図７（ａ）と図７（ｂ）を用いて実施例３の振動型モータの制御方法を説明する。
まず、起動周波数でモータオンする。
ここで、従来はある決められたパルス幅であったのに対し本実施例ではパルス幅をゼロからスタートさせる。
そして、このときの該電流を検出し、制限値ＬｉｍＡを超えているかを判断する（Ｆ−２６）。
次に、パルス幅ゼロのときは電流ゼロすなわち制限値ＬｉｍＡを超えていないのでパルス幅を上記ゼロから除々に上げるようにする（Ｆ−２７）。
次に、パルス幅を上げた結果が５０％を越えているかを判断する（Ｆ−２８）。ここで、パルス幅が５０％を越えていればこれ以上パルス幅を上げても出力が出せないのでＦ−１３のフロー以降の速度制御動作に移動する。
【００２９】
図７（ａ）の場合には、パルス幅が４０％以下の間は電流制限値ＬｉｍＡにならないのでパルス幅ＵＰ動作を繰り返す。
そして、パルス幅４０％になったときに電流オーバーとなりＦ−１３のフロー以降の速度制御動作に移動する。
Ｆ−１３のフロー以降のアルゴリズムに関しては、実施例１、実施例２と同様で速度制御をしながら、電流制限値ＬｉｍＡを越えたときに周波数をそれ以上下げない動作をさせる。
図７（ａ）からもわかるように、パルス幅５０％の場合電流制限ＬｉｍＡ以下になる周波数領域はあるが使用可能領域がかなり狭くなっている。
起動周波数を上記狭い使用可能領域に設定できたとしても周波数を下げていったときの電流制限ＬｉｍＡを越える周波数が速度が出せる周波数領域でないため、モータはほとんど動かない状態に設定されてしまう。
しかし、本実施例のように起動周波数にてパルス幅を４０％に最適化しその状態で速度制御されるため周波数の低い側で電流制限ＬｉｍＡを越えた周波数で周波数を固定しても十分なトルクが得られた状態でモータを駆動することが可能となっている。
【００３０】
［実施例４］
図１０は実施例４の制御を実施するために用いる回路構成図である。
実施例１ではスイッチング電圧のパルス幅を変えることでモータ電流（電力）をコントロールしていたが、本実施例ではスイッチング電圧の電圧値を変えることでモータに与える電力をコントロールするものである。
図１０において、４０は可変電圧源であり、マイコン３２の指令値に従いスイッチング部３３、３３’に与える電圧を変更する。
本実施例においては他の実施例と同様に電流値取得手段である、ＡＤ変換器にて検出された電圧からモータ電流値に換算してモータ電流値を求める。次いで換算したモータ電流値に基づいて該スイッチング部に与えた電圧指令値との積から消費電力を計算する。しかし、電流値の求め方（取得の仕方）はこれに限らず、例えば電流計等により求めても良い。本発明において電流値又は電圧値は、回路等に設けた検出手段から直接求めても良いし、電流値又は電圧値に相関のある別の信号を検出して、演算等によって算出（間接的に求める）しても良い。いずれにしろ、最終的に電流値又は電力値を求めることができれば良い。本発明においては、このように最終的に電流値又は電力値を求めることができる手段を電流値取得手段（電流（値）検出手段）、又は電力値取得手段（電力（値）検知手段）という。
図８（ａ）は実施例４の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図である。
図８（ａ）はある環境条件下で負荷が１００のときのパルス電圧が１００の状態とパルス電圧が８０の状態を示している。通常駆動するときは振動が発生しやすい高い電圧で駆動される。
図８（ａ）に示している環境下では図からわかるようにパルス電圧が１００で駆動した場合、予め設定した値である、リミット電流ＬｉｍＡ（リミット値）を越える領域が起動周波数ｆｓからになっており、最初の電圧オンしたときからＬｉｍＡを越えてしまっている。
そうすると実施例３同様にＬｉｍＡの電流を越えない値までパルス電圧を下げている間は電流オーバー状態が続き、状況によっては他のアクチュエータや表示装置に影響を与えてしまう可能性がある。
【００３１】
図８（ｂ）は実施例４のアルゴリズムであり、ここでは電力の大小をコントロールするパラメータがスイッチング手段のパルス電圧とされている。
まず、起動周波数にてモータオンする。本実施例ではパルス電圧をゼロからスタートさせる。
そしてこのときのＡＤ変換器にて検出された電圧からモータ電流値に換算してモータ電流値を求める。次いで換算したモータ電流値に基づいて該スイッチング部に与えた電圧指令値との積から消費電力を計算する。このようにして求めた消費電力値が制限値ＬｉｍＡ（リミット値）を超えているかを判断する（Ｆ−２６’）。
電源電圧ゼロのときは電力ゼロすなわち制限値ＬｉｍＡを超えていないのでパルス電圧を１０上げるように動作する（Ｆ−２７’）。
次に、パルス電圧を上げた結果が１００を越えているかを判断する（Ｆ−２８’）。
図８（ａ）の場合だと駆動電圧が８０以下の間は電力制限値ＬｉｍＡにならないのでパルス電圧ＵＰ動作を繰り返す。
そして、パルス電圧８０になったときに電力オーバーとなりＦ−１３以降の速度制御動作に移動するように設定する。
（Ｆ−１３）以降のアルゴリズムに関しては実施例１、２と同様で速度制御をしながら、電力制限値ＬｉｍＡを越えたときに周波数をそれ以上下げない動作をさせかつパルス電圧をコントロールすることで電流制限値ＬｉｍＡの範囲内でモータを駆動することができる。
【００３２】
図８（ａ）からもわかるように駆動電圧１００の場合電力制限ＬｉｍＡ以下になる周波数領域はあるが使用可能領域がかなり狭くなっている。
起動周波数を上記狭い使用可能領域に設定できたとしても周波数を下げていったときの電力制限ＬｉｍＡを越える周波数が速度が出せる周波数領域でないためモータはほとんど動かない状態に設定されてしまう。
しかし、本実施例のように起動周波数にてパルス電圧を８０に最適化しその状態で速度制御されるため周波数の低い側で電力制限ＬｉｍＡを越えた周波数で周波数を固定しても十分なトルクが得られた状態でモータを駆動することが可能となっている。
このように上記実施例のように電力を見ながら所定の電力を超えないようにパルス電圧をコントロールすることで、目標消費電力を超えずに最大トルクを発生させることが可能となる。
振動型モータはカメラ、ビデオなど電池を電源とした携帯できる装置に展開されつつある。
そのような振動型モータにおいて電流オーバーせずに最大パフォーマンスが出せる駆動制御方を提案することでより多くの用途の製品へ展開することが可能となる。即ち、リミット値を越えない範囲内で最大トルク又は最大出力まで含めて所定の出力特性が出せるように、前記駆動信号の周波数とパルス電圧とを制御することができる。
【００３３】
以上に説明した本発明の各実施例の構成によれば、温度変化や駆動負荷が変化したことによる電力の増加に対し、目標電力を越えないように周波数およびパルス幅もしくはパルス電圧の大きさをコントロールする手段が設けられている。
そのため、これらの振動型モータの制御方法によれば、全ての駆動条件下において、電流オーバーして電池電圧が落ち、他のアクチュエータや表示装置などが動作不能になってしまうことを回避することが可能となる。
また、上記実施例では、求めた電力値がリミット値を超えないように制御する方法について説明した。しかし、予め前記パルス電圧値の変動幅が小さいことがわかっている場合、制御する精度がある程度低くても許容できる場合等には、必ずしも電力値まで求めることは必要としない。そして求めた電流値がリミット値を超えないように制御することもできる。このようにすることで、電力値を求めるための演算処理回路を省略することができる。
【符号の説明】
【００３４】
３２：マイコン部（制御部）
３３、３３’：増幅回路
３４：発振器部
３５：位置検出手段
３６：電源
３７：電流検出回路
３８：電流検出用抵抗
３９：差動増幅器
４１、４２：インピーダンス素子
２００：振動型モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子に振動波を生じさせ、この超音波振動子に接触する移動体を摩擦力により相対移動させる振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気−機械エネルギー変換素子に交流信号を印加し、超音波振動子に振動波を生じさせ、この超音波振動子に接触する移動体を摩擦力により相対移動させる振動型モータを用いたカメラ、ビデオなどの装置においては、電池が電力の供給源となっている。
最近では、上記したカメラ、ビデオなどの装置の小型化が進み、電池も小さくなり電源供給容量が小さくなっており、それらに対する種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１では図８に示すように、異音が発生しないようにするため、電池電圧に応じて駆動パルスのパルス幅を変え 電池電圧が十分高いときには、パルス幅を絞り余計なエネルギーが入らないようにした超音波モータ駆動回路が提案されている。
また、電池電圧に応じてモータの駆動方法を変え一定入力電力になるようにコントロールする振動型モータの駆動回路が知られている。
また、特許文献２では、駆動電流を検出しその値が許容電流を超えないようにパルス幅を制御する振動波アクチュエータの制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第０３１４０２３６号公報
【特許文献２】特開平０９−２７１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来例のものにおいては、つぎのような課題を有している。
上記特許文献１では、電池電圧に応じてパルス幅および駆動方法を変えることは可能であるが、検出対象が電池電圧であるため実際のモータが消費している電流を検出することはできない。
そのため、温度変化や駆動負荷の変化により電流が増加してしまっても対応することができず、電流が電池の供給できる所定量を越えてしまった場合、それ以上供給できず、電池電圧が低下して装置のシステム全体が動かなくなってしまうという問題が発生する。
【０００５】
また、上記特許文献２のような電流値を検出し電流が所定値を越えないようにパルス幅制御する手段を用いた場合には、つぎのような問題が生じる。
周波数変更による入力電力増加に対しモータ出力も増加する「第一の周波数領域」ではパルス幅制御と速度制御が同時に実施される。
そのため、速度を上げるために周波数を下げる動作と、電流を減らすためにパルス幅を小さくする動作が混在し、安定した駆動ができない。
また、共振周波数を超えた周波数になってしまい、モータが停止してしまうという問題が生じる。
また、共振周波数から離れた駆動回路のインピーダンス回路との増幅効果により電圧は増加する。
しかし、振動型モータの容量成分側に電流が流れてしまう周波数領域 すなわち周波数変更による入力電力増加に対しモータ出力が増加しない「第二の周波数領域」では、常に出力できるギリギリまでの電流を流そうと動作する。
そのため、容量成分側に流れる無効な電流を常に流し続けて回路効率を低下させてしまうこととなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、温度変化や駆動負荷の変化による電流の増加に対して該電流の供給量を越えないようにすると共に、
その供給量の制限内で大きい出力を出せるように、周波数及びパルス幅を制御することが可能となる振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の振動型モータの制御方法は、少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅および駆動電圧を制御することを特徴とする。
また、本発明の振動型モータの駆動装置は、少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの駆動装置であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅とを制御することが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度変化や駆動負荷の変化による電流の増加に対して該電流の供給量を越えないようにすると共に、
その供給量の制限内で大きい出力を出せるように、周波数及びパルス幅を制御することが可能となる振動型モータの制御方法および振動型モータの駆動装置を実現することができる。
特に、電流の供給量に制限のある電源を用いる際に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における振動型モータの制御方法に用いる振動型モータの制御回路の構成を説明するブロック図。
【図２】本発明の実施例１における振動型モータの分解斜視図。
【図３】本発明の実施例１における図２に示された振動型モータの組立て後の斜視図。
【図４】（ａ）は本発明の実施例１における図１のブロック図のドライバ部の回路構成図、（ｂ）は図１のブロック図における回路ブロックの電流検出回路の周辺回路構成図。
【図５】（ａ）は本発明の実施例１における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図６】（ａ）は本発明の実施例２における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図７】（ａ）は本発明の実施例３における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図８】（ａ）は本発明の実施例４における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図、（ｂ）はアルゴリズムを表わすフローチャート図。
【図９】従来技術におけるパルス幅と電源電圧の関係を示す図。
【図１０】本発明の実施例４における回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した振動型モータの制御方法の構成を、図１のブロック図を用いて説明する。
本実施例の振動型モータは、電気−機械エネルギー変換素子と、この電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
該電気−機械エネルギー変換素子に対する供給量に制限のある電源からの駆動電圧の印加により、該弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備えている。
そして、この弾性体の接触部と接触する被駆動体を上記楕円運動によって振動体に対して相対移動させるように構成されている。
図１において、２００は振動型モータであり、３２はマイクロコンピュータなどのコント−ロールを司るマイコン部分によって構成される制御部である。以下においてこの制御部をマイコン部と略して記す。
３４は上記した楕円運動を生成するため、マイコン部の指令値に応じて第一のモード（Ａモード）と第二のモード（Ｂモード）の駆動信号を発生させる発振器部（駆動信号発生手段）である。
３３はＡモードの信号を電源電圧でスイッチングする増幅回路（スイッチング手段）で、この増幅回路３３ではインピーダンス素子４１との組み合わせにてより多くの駆動力を与える回路が構成されている。
３３’はＢモードの信号を電源電圧でスイッチングする増幅回路（スイッチング手段）で、この増幅回路３３’ではインピーダンス素子４２との組み合わせにより多くの駆動力を与える回路が構成されている。
３６は増幅回路３３、３３’の増幅回路に電圧を供給する電池などの電源部であり、３７は電源からの供給電流を検出する電流検出回路（電流検出手段）である。
電流検出回路３７で検出された電流値は上記マイコン部に入力され本実施例の電流制限アルゴリズムの情報として使用される。
３５は移動体（被駆動体）の位置および速度を検出する位置検出手段である。この位置検出手段３５で得られた結果により、移動体の位置および速度情報がマイコン部３２に渡されマイコン部はそれに応じてモータをコントロールする。
【００１２】
つぎに、振動型モータの構成の一例を、図２および図３を用いて説明する。
これらの図において、２０１は金属等の振動減衰損失の小さい材料で構成された板（円板）状の第１の弾性体、２０２は電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子である。
また、２０３は不図示の電源より圧電素子２０２に交番信号を印加するためのフレキシブル基板、２０４はシャフト２０６の下端に形成されたネジ部と嵌合する下ナット、２０５は第２の弾性体である。
第１の弾性体２０１、圧電素子２０２、フレキシブル基板２０３、および第２の弾性体２０５の中心部に設けられた貫通孔に、シャフト２０６が挿入されている。
シャフト２０６の途中には段差が設けられており、この段差が第２の弾性体２０５の内壁に設けられた段差に突き当たるように構成されている。
シャフト２０６の先端（下端）部にはネジが形成され、このネジに締結部材である下ナット２０４を嵌合させて締め付けることで、第２の弾性体２０５、第１の弾性体２０１、圧電素子２０２、および、フレキシブル基板２０３を固定することができる。
【００１３】
第１の弾性体２０１の圧電素子２０２と接触していない側の表面には、移動体であるロータ２０７に固定された接触バネ２０８が加圧接触する。
この接触バネ２０８は弾性を有しており、ロータ２０７に固定されて一体となって回転する。
２０９は出力手段であるギアであり、ロータ２０７の回転軸方向の移動を許容し、ロータ２０７の回転運動の移動を追従するようにロータ２０７と嵌合している。
２１０はバネ等の加圧手段であり、ロータ２０７のバネ受け部とギア２０９との間に配置され、ロータ２０７を第１の弾性体２０１の方向に押し下げるように加圧している。
ギア２０９はシャフト２０６と結合した固定部材２１１に軸支されており、その軸方向における位置は固定部材２１１によって規制されている。
シャフト２０６の下ナット２０４と嵌合しない側の先端（上端）部にもネジが形成されており、このネジに上ナット２１２を嵌合させて、固定部材２１１にシャフト２０６が固定されている。
固定部材２１１にはネジ穴が設けてあり、この固定部材２１１を所望の個所にネジを用いて固定することで、振動型モータを所望の個所に取り付けることができる。
【００１４】
圧電素子２０２は、例えば１つの圧電体の両面に電極膜が形成されており、片面の電極膜を２つの電極膜に分割し、電極膜が形成された２つの領域には、互いに逆向きとなるように圧電素子２０２の厚み方向に分極が施されている。
この２つの電極膜に同一の交番信号を印加すると、圧電素子２０２の一方の領域は厚み方向に膨張し、他方の領域は厚み方向に収縮する。
この圧電体にさらに電極膜の位相が９０度ずれるように、もう１枚の圧電体を重ね合わせ、この２つの圧電体に時間的に９０度位相のずれた交番信号を印加する。
すると、振動子には第１の弾性体２０１を左右に振るような２つの曲げ振動（１つは振幅方向がシャフト２０６の軸方向と垂直な方向、もう１つは振幅方向がシャフト２０６の軸方向と垂直な方向）が発生する。
これらの振動が合成されると、第１の弾性体２０１の表面には、楕円運動が励起される。この楕円運動が励起された第１の弾性体２０１の表面に接触バネ２０８を加圧接触させれば、接触バネ２０８およびロータ２０７がこの楕円運動に押し出されるようにして移動する。
【００１５】
振動型モータの構成は上記の構成に限定されるものではなく、つぎのように構成されたモータであってもよい。
例えば、圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子、振動体、移動体等から構成されており、電気−機械エネルギー変換素子に２相以上の交流電圧を印加することにより振動体に進行性の振動波を発生させる。
そして、この振動エネルギーが、振動体に加圧接触されたロータ等の移動体に伝達されるように構成されたモータであってもよい。
【００１６】
つぎに、本実施例におけるドライバ部（増幅回路３３，３３’）の回路構成について、図４（ａ）を用いて説明する。
図４（ａ）に示す回路構成において、スイッチング回路はスイッチング素子にＦＥＴ５１〜５８を用いている。
ここで、図４（ａ）に示すようにＡ相パルスがＨｉになるとＦＥＴ５１、５４がオンとなりＡ相から／Ａ相に向かって電流が流れる。
逆に／ＡパルスがＨｉになるとＦＥＴ５３、５２がオンとなり／Ａ相からＡ相に向かって電流が流れる。Ｂ相に対しても同様に与えられたパルス信号に応じてＦＥＴ５５〜５８がオンして振動子に電圧を印加する構成となっている。
ここで、Ａと／ＡおよびＢと／Ｂはそれぞれ１８０°位相がずれておりパルス幅は等しいパルス信号となっている。
４１、４２はモータとのインピーダンスを整合させるインピーダンス素子である。
本実施例では４１、４２はインダクタンス素子であり、ここでは不図示ではあるがインピーダンスを整合させるために容量素子を、振動子と並列に設けるケースもある。
このようにインピーダンス素子を４１、４２の位置に付加することで、より低電圧で、かつ高効率でモータを駆動することができる。
【００１７】
つぎに、本実施例の振動型モータの制御方法に用いる電流検出回路３７の周辺回路構成について、図４（ｂ）を用いて説明する。
図４（ｂ）において３８は電流検出用抵抗であり３９は差動増幅器であり、電流検出回路３７は電源３６とモータドライバ部３３、３３’の間に設けられている。
具体的には電流検出用抵抗３８の端子間電圧を差動増幅器３９により差動増幅し、その電圧をマイコン３２に設けられたＡＤ変換器などによりデジタルデータとして変換し電流検出結果として、マイコン３２に取り込まれる。
図５（ａ）は本実施例の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図である。
上記特性図の中のＮ＿０は負荷トルクゼロのときのモータ回転数で、Ｉ＿０はそのときの電流特性である。電流は図１の３７の電流検出回路にて検出された電流値でマイコン３２へ伝達される。
Ｎ＿１００は例えば負荷１００ｇｆｃｍのときのモータ回転数で、Ｉ＿１００はそのときの電力特性である。
図５（ａ）からわかるように、負荷トルクゼロのときは全周波数領域において電流はリミット値ＬｉｍＡを越えない。
【００１８】
つぎに、本実施例の振動型モータの制御方法について、図５（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。
まず、モータオンする（Ｆ−１１）。
その際、モータ起動時にマイコン３２は十分速度の低い駆動周波数として、図５（ａ）に示すように周波数ｆｓを設定し、駆動をオンさせる（Ｆ−１２）。
次に、周波数ｆｓでは速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し、検出速度が速いか低いかを判断する（Ｆ−１３）。
次に、検出電流がＬｉｍＡ（リミット値）よりも低いときに、駆動周波数をＸ１Ｈｚ下げる（Ｆ−１４、Ｆ−１７）。
この周波数変化量のＸ１Ｈｚの大きさは、所定の速度変化が得られる大きさである。
一方、目標速度に対し検出速度が遅く、かつ検出電流がＬｉｍＡ（所定のリミット値）を越えたとき、Ｆ−１５のフローにおいて、周波数がどの領域にあるかが、上記したマイコン部３２によって構成される制御部の判断手段によって判断される。
この判断手段は、駆動信号の周波数の領域について、目標速度に対し検出速度が遅く、かつ検出電流がＬｉｍＡを越えたとき、そのときに周波数を下げたことによる電流変化によって判断することが可能に構成されている。
その際、上記周波数の領域は、検出電流の電流値がＬｉｍＡを越えたとき、そのときの周波数を下げることで、検出電流が減少する領域が領域ａｒｅａ＿Ａ（第１の周波数領域）とされ、増加する領域が領域ａｒｅａ＿Ｂ（第２の周波数領域）とされている。
これらは、目標速度に対し検出速度が遅くかつ検出電流がリミット値を越えたとき、周波数を下げたときの電流変化を予め計算し、周波数を下げたときに電流も減少するか増加するかによって決められている。
そして、この電流変化は、電流変化率がゼロより小さい場合には領域ａｒｅａ＿Ａと判断され、電流変化率がゼロより大きい場合には領域ａｒｅａ＿Ｂと判断される。
領域ａｒｅａ＿Ａのときは、周波数を下げても電流は増加していかないので、検出電流がリミット値を越えた分について、パルス幅を小さくしてＬｉｍＡの範囲内とした後に、該ＬｉｍＡを越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げることが可能である。
また、領域ａｒｅａ＿Ｂの場合は、駆動周波数をそのときの周波数のままに固定し、周波数を下げることによる電流増加が発生しないようにする。
また、その状態でまだ検出電流の電流値がＬｉｍＡを越えている場合には、パルス幅を小さくして電流が増加しないようにする（Ｆ−１８）。またその状態でまだ電流がオーバーしているか判断し（Ｆ−１８ａ）オーバーしているときはパルス幅を絞って電流が増加しないようにする（Ｆ−１８ｂ）。
【００１９】
次に、検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔの設定範囲上限の目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αと比較する（Ｆ−１９）。
検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αよりも小さくないときは 速度が速すぎる状態になっているので、周波数を高い側にＸ２Ｈｚ戻し速度を抑える（Ｆ−２０）。
検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αよりも小さいときはそのままで目標位置に到達したときなどの停止動作に入るか否かを判断する（Ｆ−２１）。
停止動作するときはモータオフして停止させる（Ｆ−２２）が、継続して駆動するときは、Ｆ−１２のフローの後に戻り上記速度制御動作を繰り返す。
このように速度制御動作を繰り返しながら検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔになるまで駆動周波数を下げ続ける。
そして、目標速度Ｎｃｏｎｓｔを越えてしまったときには駆動周波数を高い方へ戻すようにして所定の速度範囲になるように周波数が制御される。
【００２０】
つぎに、負荷状態に応じた上記動作の変化を、図５（ａ）を参照しながら説明する。
負荷トルクゼロのときは、電流値がＬｉｍＡを超えることは無いので上記速度制御で目標速度範囲内にモータ速度が制御された状態で駆動される。
それを、上記アルゴリズムを用いて説明すると、周波数ｆｓでは速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し検出速度が速いか遅いかを判断する（Ｆ−１３）。
検出速度が遅いと判断された際、そのときの電流もＬｉｍＡよりも低いので駆動周波数を下げる（Ｆ−１４、Ｆ−１７）。
一方、検出速度が速いと判断された際、検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔの設定範囲上限の目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αと比較する（Ｆ−１９）。
目標速度Ｎｃｏｎｓｔに達するまでは検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔ＋αよりも小さいのでモータ停止か否かの判断をする（Ｆ−２１）。
駆動状態を継続するのでＦ−１２のフローの後ろに戻り、周波数スィープ（周波数を下げていく）動作を継続する。
その間で電流はＬｉｍＡを越えることがないので、最終的には目標速度の範囲内で動作し、目標速度で停止する位置に達するまで動作する。
【００２１】
次に、負荷トルクが、例えば１００ｇｆｃｍになった場合、負荷トルクがゼロと同様の周波数ｆｓに設定され、検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し、周波数を低い方へ制御する（Ｆ−１４、Ｆ−１７）。
また 速度制御する動作の中で電流値も検出しており、ＬｉｍＡよりも高いか低いかを判断する。
周波数が十分高い周波数では検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔより遅く、電流もＬｉｍＡより小さいので駆動周波数を下げ続ける。
図５（ａ）からわかるように、負荷１００ｇｆｃｍでは目標速度Ｎｃｏｎｓｔに達する前に、ＬｉｍＡを越えてしまっている。
ここで、電流を検出しながら周波数を下げることで、検出電流が増加する領域ａｒｅａ＿Ｂか、減少する領域ａｒｅａ＿Ａかを判断する（Ｆ−１５）。
図５（ａ）の、領域ａｒｅａ＿Ｂの領域ではＬｉｍＡを越えた周波数でそれ以上周波数を下げないように動作する。
また、周波数を下げないように固定した後でも電流がＬｉｍＡを越えてしまうときは、駆動電圧のパルス幅を小さくして電流を減らすように動作する（Ｆ−１８）。
【００２２】
次に、起動周波数が図５（ａ）に示すｆｓ０で負荷１００ｇｆｃｍであった場合、周波数ｆｓ０に設定され検出速度が目標速度Ｎｃｏｎｓｔに対し速いかを判断した後に電流を検出する（Ｆ−１３、１４）。
起動周波数ｆｓ０のときＬｉｍＡを超えた場合、ＬｉｍＡを越えたときの周波数を下げることで、検出電流が増加する領域ａｒｅａ＿Ｂか、減少する領域ａｒｅａ＿Ａかを判断する（Ｆ−１５）。
周波数ｆｓ０はａｒｅａ＿Ａなのでパルス幅を下げ、ＬｉｍＡを越えない状態にしたのちに駆動周波数を下げる（Ｆ−１６）。
その後は、上記起動周波数がｆｓの場合と同じ挙動になる。
本実施例では、このようにＬｉｍＡを越えたときの周波数がどの領域にあるかで、周波数のコントロールが異なる。
すなわち、ＬｉｍＡを越えたときの周波数を下げることで、検出電流が増加する領域ａｒｅａ＿Ｂか、減少する領域ａｒｅａ＿Ａかで、周波数のコントロールを異ならせ、制御するように構成されている。
【００２３】
図５（ａ）および図５（ｂ）のフローに示してきたように、仮にＦ−１５のフローを用いず、速度がＮｃｏｎｓｔに達していないために駆動周波数をより低い方に設定してしまうと、電流値はＬｉｍＡを越えてしまい電池電圧の低下も引き起こす。これにより、他のアクチュエータや表示装置と共に構成された装置を電池を電源として使用するような場合、他のアクチュエータや表示装置などの動作に影響を与えてしまう。
そのため、本実施例では図５（ａ）のように、電流値がＬｉｍＡ値を越えるときの周波数領域を判断し、電流値がＬｉｍＡを越えないようにしつつ最大限の出力特性が出せるように、周波数を制御するように構成されている。
このような構成によれば、速度はＮｃｏｎｓｔよりは遅い状態になってしまうが、電流オーバーして他のアクチュエータや表示装置などの動作が故障してしまうことを防ぐことが可能となる。
また、本実施例では電流値が設定値をオーバーしたときに、スイッチング手段によってパルス幅を変更することで、電流値をコントロールしているが、このような構成に限られるものではない。
後述する実施例４のように、スイッチング手段におけるパルス電圧の大小をコントロールすることでも、同様な結果を得ることができる。
【００２４】
［実施例２］
実施例２として、実施例１と異なる形態における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
実施例１の図５（ａ）では負荷がゼロと１００ｇｆｃｍの状態を示したが、本実施例では図６（ａ）に示されるように、より負荷が大きい１００ｇｆｃｍと２００ｇｆｃｍの状態が示されている。
本実施例では、電流検出して制限値を越えたときのアルゴリズムが実施例１とは異なる。本実施例の振動型モータの制御回路の動作について、図６（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。
図６（ｂ）において、Ｆ−１４のフローまでは 実施例１と同様な動作である。Ｆ−１４のフローで、検出電流がＬｉｍＡを越え、電流変化率がゼロより小さく領域ａｒｅａ＿Ｂと判断されたとき、予め設定された速度Ｎ＿Ｌｏｗに対し、検出速度が速いか遅いかが、判断手段により判断される（Ｆ−２３）。
そのときの速度が、予め設定された速度Ｎ＿Ｌｏｗに対し遅い場合、図６（ａ）のＮ＿２００のように、制限電力以下で動作できる動作範囲が狭いことがわかる。
この場合には、その周波数で固定し（Ｆ−２４）、それでも電流が制限を越える場合（Ｆ−２４ａ）パルス幅も小さくするなどして電流オーバーしないようにコントロールする（Ｆ−２４ｂ）。
【００２５】
一方、検出速度が予め設定されたＮ＿Ｌｏｗよりも速い場合、図６（ａ）のＮ＿１００のように周波数の高い側にまだ動作可能な領域があることがわかる。
この場合には、駆動周波数をある値（β）だけ高くして速度を遅くし、検出電流がＬｉｍＡを越えないように制御する（Ｆ−２５）。
【００２６】
以上のようにすることにより、電流が制限値を越えず通常の効率の良い周波数を使用して駆動することができる。
上記周波数を駆動周波数に対しβだけ高い側にシフトさせずに動作させた場合、駆動される周波数は電流オーバーしている周波数付近なので、Ｆ−２４のフローのようにパルス幅を下げたりする動作が頻繁に必要となる。
そうすると、速度特性が逐次変化していくために不安定な動作となり速度ムラや場合によっては停止してしまったりするケースもある。
Ｆ−２５のフローのように、上記特性変化を受けにくい駆動周波数に設定することで、モータ特性が安定した状態で最大出力が出せるように駆動することが可能となる。
【００２７】
［実施例３］
実施例３として、実施例１、実施例２と異なる形態における振動型モータの制御方法の制御アルゴリズムを、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図７（ａ）はある環境条件下で負荷が１００のときの駆動電圧パルス幅がデューテイ５０％の状態とデューテイ４０％の状態を示している。
通常駆動するときは低い電圧で最大出力が出せるようにデューテイ５０％で駆動される。以下において、パルス幅デューティ５０％をパルス幅５０％と記す。
図７（ａ）で示している環境下では図からわかるように、パルス幅５０％で駆動した場合リミット電流ＬｉｍＡを越える領域が起動周波数ｆｓからになっている。
実施例１もしくは実施例２のアルゴリズムを使うと、起動周波数付近でパルス幅を下げて動作することは可能であるが、最初の電圧オンしたときにはＬｉｍＡを越えてしまっている。
そうすると、ＬｉｍＡの電流を越えない値までパルス幅を下げている間は電流オーバー状態が続き、状況によっては他のアクチュエータや表示装置に影響を与えてしまう可能性がある。
【００２８】
図７（ｂ）は実施例３のアルゴリズムであり、起動時の駆動方法が実施例１、実施例２とは異なっている。
以下図７（ａ）と図７（ｂ）を用いて実施例３の振動型モータの制御方法を説明する。
まず、起動周波数でモータオンする。
ここで、従来はある決められたパルス幅であったのに対し本実施例ではパルス幅をゼロからスタートさせる。
そして、このときの該電流を検出し、制限値ＬｉｍＡを超えているかを判断する（Ｆ−２６）。
次に、パルス幅ゼロのときは電流ゼロすなわち制限値ＬｉｍＡを超えていないのでパルス幅を上記ゼロから除々に上げるようにする（Ｆ−２７）。
次に、パルス幅を上げた結果が５０％を越えているかを判断する（Ｆ−２８）。ここで、パルス幅が５０％を越えていればこれ以上パルス幅を上げても出力が出せないのでＦ−１３のフロー以降の速度制御動作に移動する。
【００２９】
図７（ａ）の場合には、パルス幅が４０％以下の間は電流制限値ＬｉｍＡにならないのでパルス幅ＵＰ動作を繰り返す。
そして、パルス幅４０％になったときに電流オーバーとなりＦ−１３のフロー以降の速度制御動作に移動する。
Ｆ−１３のフロー以降のアルゴリズムに関しては、実施例１、実施例２と同様で速度制御をしながら、電流制限値ＬｉｍＡを越えたときに周波数をそれ以上下げない動作をさせる。
図７（ａ）からもわかるように、パルス幅５０％の場合電流制限ＬｉｍＡ以下になる周波数領域はあるが使用可能領域がかなり狭くなっている。
起動周波数を上記狭い使用可能領域に設定できたとしても周波数を下げていったときの電流制限ＬｉｍＡを越える周波数が速度が出せる周波数領域でないため、モータはほとんど動かない状態に設定されてしまう。
しかし、本実施例のように起動周波数にてパルス幅を４０％に最適化しその状態で速度制御されるため周波数の低い側で電流制限ＬｉｍＡを越えた周波数で周波数を固定しても十分なトルクが得られた状態でモータを駆動することが可能となっている。
【００３０】
［実施例４］
図１０は実施例４の制御を実施するために用いる回路構成図である。
実施例１ではスイッチング電圧のパルス幅を変えることでモータ電流（電力）をコントロールしていたが、本実施例ではスイッチング電圧の電圧値を変えることでモータに与える電力をコントロールするものである。
図１０において、４０は可変電圧源であり、マイコン３２の指令値に従いスイッチング部３３、３３’に与える電圧を変更する。
本実施例においては他の実施例と同様に電流値取得手段である、ＡＤ変換器にて検出された電圧からモータ電流値に換算してモータ電流値を求める。次いで換算したモータ電流値に基づいて該スイッチング部に与えた電圧指令値との積から消費電力を計算する。しかし、電流値の求め方（取得の仕方）はこれに限らず、例えば電流計等により求めても良い。本発明において電流値又は電圧値は、回路等に設けた検出手段から直接求めても良いし、電流値又は電圧値に相関のある別の信号を検出して、演算等によって算出（間接的に求める）しても良い。いずれにしろ、最終的に電流値又は電力値を求めることができれば良い。本発明においては、このように最終的に電流値又は電力値を求めることができる手段を電流値取得手段（電流（値）検出手段）、又は電力値取得手段（電力（値）検知手段）という。
図８（ａ）は実施例４の制御アルゴリズムを説明するための周波数ｖｓ速度、電流を示す図である。
図８（ａ）はある環境条件下で負荷が１００のときのパルス電圧が１００の状態とパルス電圧が８０の状態を示している。通常駆動するときは振動が発生しやすい高い電圧で駆動される。
図８（ａ）に示している環境下では図からわかるようにパルス電圧が１００で駆動した場合、予め設定した値である、リミット電流ＬｉｍＡ（リミット値）を越える領域が起動周波数ｆｓからになっており、最初の電圧オンしたときからＬｉｍＡを越えてしまっている。
そうすると実施例３同様にＬｉｍＡの電流を越えない値までパルス電圧を下げている間は電流オーバー状態が続き、状況によっては他のアクチュエータや表示装置に影響を与えてしまう可能性がある。
【００３１】
図８（ｂ）は実施例４のアルゴリズムであり、ここでは電力の大小をコントロールするパラメータがスイッチング手段のパルス電圧とされている。
まず、起動周波数にてモータオンする。本実施例ではパルス電圧をゼロからスタートさせる。
そしてこのときのＡＤ変換器にて検出された電圧からモータ電流値に換算してモータ電流値を求める。次いで換算したモータ電流値に基づいて該スイッチング部に与えた電圧指令値との積から消費電力を計算する。このようにして求めた消費電力値が制限値ＬｉｍＡ（リミット値）を超えているかを判断する（Ｆ−２６’）。
電源電圧ゼロのときは電力ゼロすなわち制限値ＬｉｍＡを超えていないのでパルス電圧を１０上げるように動作する（Ｆ−２７’）。
次に、パルス電圧を上げた結果が１００を越えているかを判断する（Ｆ−２８’）。
図８（ａ）の場合だと駆動電圧が８０以下の間は電力制限値ＬｉｍＡにならないのでパルス電圧ＵＰ動作を繰り返す。
そして、パルス電圧８０になったときに電力オーバーとなりＦ−１３以降の速度制御動作に移動するように設定する。
（Ｆ−１３）以降のアルゴリズムに関しては実施例１、２と同様で速度制御をしながら、電力制限値ＬｉｍＡを越えたときに周波数をそれ以上下げない動作をさせかつパルス電圧をコントロールすることで電流制限値ＬｉｍＡの範囲内でモータを駆動することができる。
【００３２】
図８（ａ）からもわかるように駆動電圧１００の場合電力制限ＬｉｍＡ以下になる周波数領域はあるが使用可能領域がかなり狭くなっている。
起動周波数を上記狭い使用可能領域に設定できたとしても周波数を下げていったときの電力制限ＬｉｍＡを越える周波数が速度が出せる周波数領域でないためモータはほとんど動かない状態に設定されてしまう。
しかし、本実施例のように起動周波数にてパルス電圧を８０に最適化しその状態で速度制御されるため周波数の低い側で電力制限ＬｉｍＡを越えた周波数で周波数を固定しても十分なトルクが得られた状態でモータを駆動することが可能となっている。
このように上記実施例のように電力を見ながら所定の電力を超えないようにパルス電圧をコントロールすることで、目標消費電力を超えずに最大トルクを発生させることが可能となる。
振動型モータはカメラ、ビデオなど電池を電源とした携帯できる装置に展開されつつある。
そのような振動型モータにおいて電流オーバーせずに最大パフォーマンスが出せる駆動制御方を提案することでより多くの用途の製品へ展開することが可能となる。即ち、リミット値を越えない範囲内で最大トルク又は最大出力まで含めて所定の出力特性が出せるように、前記駆動信号の周波数とパルス電圧とを制御することができる。
【００３３】
以上に説明した本発明の各実施例の構成によれば、温度変化や駆動負荷が変化したことによる電力の増加に対し、目標電力を越えないように周波数およびパルス幅もしくはパルス電圧の大きさをコントロールする手段が設けられている。
そのため、これらの振動型モータの制御方法によれば、全ての駆動条件下において、電流オーバーして電池電圧が落ち、他のアクチュエータや表示装置などが動作不能になってしまうことを回避することが可能となる。
また、上記実施例では、求めた電力値がリミット値を超えないように制御する方法について説明した。しかし、予め前記パルス電圧値の変動幅が小さいことがわかっている場合、制御する精度がある程度低くても許容できる場合等には、必ずしも電力値まで求めることは必要としない。そして求めた電流値がリミット値を超えないように制御することもできる。このようにすることで、電力値を求めるための演算処理回路を省略することができる。
【符号の説明】
【００３４】
３２：マイコン部（制御部）
３３、３３’：増幅回路
３４：発振器部
３５：位置検出手段
３６：電源
３７：電流検出回路
３８：電流検出用抵抗
３９：差動増幅器
４１、４２：インピーダンス素子
２００：振動型モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅とを制御することを特徴とする振動型モータの制御方法。
【請求項２】
前記制御部は、
前記目標速度に対し検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、パルス幅を小さくして検出電流がリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流がリミット値を越えないように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項４】
前記制御部は、パルス幅をゼロから除々に上げ、該パルス幅による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、パルス幅を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときのパルス幅に固定するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項５】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、前記駆動信号のパルス電圧を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流値又は前記電流値に基づいて求めた電力値が所定のリミット値を越えない範囲内で所定の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス電圧とを制御することを特徴とする振動型モータの制御方法。
【請求項６】
前記制御部は、
前記目標速度に対し前記検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流の変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、前記パルス電圧を小さくして検出電流が所定のリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流が所定のリミット値を越えないように制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項８】
前記制御部は、前記パルス電圧をゼロから除々に上げ、該パルス電圧による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、前記パルス電圧を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときの前記パルス電圧に固定するように制御することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項９】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの駆動装置であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅とを制御することが可能に構成されていることを特徴とする振動型モータの駆動装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記目標速度に対し検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項９に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、パルス幅を小さくして検出電流がリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流がリミット値を越えないように制御する、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１２】
前記制御部は、パルス幅をゼロから除々に上げ、該パルス幅による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、パルス幅を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときのパルス幅に固定するように制御することが可能に構成されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１３】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、前記駆動信号のパルス電圧を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス電圧とを制御することが可能に構成されていることを特徴とする振動型モータの駆動装置。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記目標速度に対し検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、前記パルス電圧を小さくして検出電流が所定のリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流が所定のリミット値を越えないように制御する、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記パルス電圧をゼロから除々に上げ、該パルス電圧による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、前記パルス電圧を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときの前記パルス電圧に固定するように制御することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅とを制御することを特徴とする振動型モータの制御方法。
【請求項２】
前記制御部は、
前記目標速度に対し検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、パルス幅を小さくして検出電流がリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流がリミット値を越えないように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項４】
前記制御部は、パルス幅をゼロから除々に上げ、該パルス幅による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、パルス幅を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときのパルス幅に固定するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項５】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、前記駆動信号のパルス電圧を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流値又は前記電流値に基づいて求めた電力値が所定のリミット値を越えない範囲内で所定の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス電圧とを制御することを特徴とする振動型モータの制御方法。
【請求項６】
前記制御部は、
前記目標速度に対し前記検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流の変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、前記パルス電圧を小さくして検出電流が所定のリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流が所定のリミット値を越えないように制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項８】
前記制御部は、前記パルス電圧をゼロから除々に上げ、該パルス電圧による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、前記パルス電圧を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときの前記パルス電圧に固定するように制御することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の振動型モータの制御方法。
【請求項９】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの駆動装置であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、該駆動信号のパルス幅を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス幅とを制御することが可能に構成されていることを特徴とする振動型モータの駆動装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記目標速度に対し検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス幅を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項９に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、パルス幅を小さくして検出電流がリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流がリミット値を越えないように制御する、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１２】
前記制御部は、パルス幅をゼロから除々に上げ、該パルス幅による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、パルス幅を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときのパルス幅に固定するように制御することが可能に構成されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１３】
少なくとも電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子が接合され接触部が形成された弾性体とを有し、
前記電気−機械エネルギー変換素子に対する電源からの駆動電圧の印加により、前記弾性体の接触部に楕円運動が生成可能に構成された振動体を備え、
前記弾性体の接触部と接触する被駆動体を前記楕円運動によって前記振動体に対して相対移動させるように構成された振動型モータの制御方法であって、
前記楕円運動を生成するための駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
前記駆動信号を前記電源の電圧でスイッチングし、前記駆動信号のパルス電圧を変更するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段を介して前記電気−機械エネルギー変換素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動体の位置および速度を検出する検出手段と、
前記各手段の制御を司ると共に、前記被駆動体の速度を設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、該制御部により設定された被駆動体の目標速度に対し、前記電流検出手段による検出電流が所定のリミット値を越えない範囲内で最大限の出力特性が出せるように、
前記駆動信号の周波数とパルス電圧とを制御することが可能に構成されていることを特徴とする振動型モータの駆動装置。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記目標速度に対し検出手段による検出速度が遅く、かつ前記電流検出手段による検出電流が前記所定のリミット値を越えたときに周波数を下げたことによる電流変化によって、前記駆動信号の周波数がどの領域にあるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段は、前記駆動信号の周波数の領域について、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域と、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域と、を判断することが可能に構成され、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が減少する第１の周波数領域であると判断されたとき、
前記検出電流が前記所定のリミット値を越えた分について、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値の範囲内とした後に、該所定のリミット値を越えない範囲内で周波数を下げて速度を上げる制御を行い、
前記判断手段によって、前記周波数を下げることにより前記検出電流が増加する第２の周波数領域であると判断されたとき、
前記駆動信号の周波数をそのときの周波数に固定し、その状態でまだ前記検出電流が該所定のリミット値を越えている場合には、前記パルス電圧を小さくして該所定のリミット値を越えない範囲内となるように制御を行う、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記第２の周波数領域での前記検出速度が予め設定された速度に対して速いか遅いかを判断する判断手段を含み構成され、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より遅いと判断されたとき、前記パルス電圧を小さくして検出電流が所定のリミット値を越えないように制御する一方、
前記判断手段によって、前記検出速度が予め設定された速度より速いと判断されたとき、前記駆動信号の周波数を高くして速度を遅くし、検出電流が所定のリミット値を越えないように制御する、
ことが可能に構成されていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の振動型モータの駆動装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記パルス電圧をゼロから除々に上げ、該パルス電圧による前記電流検出手段から得られた電流値が所定の値を超えたときに、前記パルス電圧を上げる動作を停止し、
前記電流値が所定の値を超えたときの前記パルス電圧に固定するように制御することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の振動型モータの駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６２６２（Ｐ２０１２−１６２６２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１０７７（Ｐ２０１１−９１０７７）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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