(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、
前記圧電素子を駆動する駆動回路と
を備え、
前記駆動回路は、
所定周波数の駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターとを有し、
前記ＬＣフィルターを介して前記駆動信号を前記圧電素子に印加して、前記回転体に負帰還がかかることを特徴とする圧電モーター。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電モーターであって、
前記ＬＣフィルターのカットオフ周波数は、前記駆動信号の前記所定周波数の４倍以下である
ことを特徴とする圧電モーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電モーターであって、
前記突起部の空回りを検出し、
前記空回りを検出したとき、前記駆動信号の電圧の振幅を小さくする
ことを特徴とする圧電モーター。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電モーターであって、
前記回転体の回転を検出することによって、前記空回りを検出する
ことを特徴とする圧電モーター。
【請求項５】
請求項３に記載の圧電モーターであって、
前記圧電素子に流れる電流を検出することによって、前記空回りを検出する
ことを特徴とする圧電モーター。
【請求項６】
請求項３に記載の圧電モーターであって、
前記圧電素子の逆起電力を検出することによって、前記空回りを検出する
ことを特徴とする圧電モーター。
【請求項７】
回転体と、
前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、
を備えた圧電モーターの駆動回路であって、
所定周波数の駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターとを有し、
前記駆動信号を前記ＬＣフィルターを介して前記圧電素子に印加して、前記回転体に負帰還がかかることを特徴とする駆動回路。
【請求項８】
突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記突起部が接触する回転体を回転させる圧電アクチュエーターを備える圧電モーターの駆動方法であって、
（Ａ）所定周波数の駆動信号を出力し、
（Ｂ）前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターを介して前記駆動信号を前記圧電素子に印加して、前記回転体に負帰還がかかることを特徴とする圧電モーターの駆動方法。
【請求項９】
回転体と、
前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、
前記圧電素子を駆動する駆動回路と
を備え、
前記駆動回路は、
所定周波数の駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターとを有し、
前記回転体の回転速度が低下すると、前記ＬＣフィルターのインダクターの作用により、接続点での電圧振幅が大きくなり、前記突起部の楕円運動の軌跡が大きくなり、前記突起部と前記回転体との接触圧が増加し、前記回転体に伝達される力が大きくなり、前記回転体の回転速度が回復することを特徴とする圧電モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電モーター、駆動回路及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電モーターは、圧電素子を具備する圧電アクチュエーターによって回転体を回転駆動させるものである。圧電モーターに用いられる圧電アクチュエーターは、振動部材と、振動部材を振動させる圧電素子を備えている。このような圧電アクチュエーターでは、圧電素子の電極に電圧を印加し、振動部材を縦振動及び屈曲振動させることによって、振動部材の端に設けられた突起部を楕円運動させている。楕円運動する突起部が回転体の側面に接触することによって、回転体が回転する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動部材を縦振動及び屈曲振動させるため、圧電素子に正弦波電圧を印加して、振動部材を共振させている。一方、圧電モーターは、突起部を回転体の側面に接触させて回転体を駆動するため、接触時の反力によって圧電素子に逆起電力が生じる。この結果、圧電素子に流れる電流が歪んでしまうという、圧電モーター特有の現象を本願発明者は発見した。
【０００５】
加えて、動インピーダンスが大きいときに電流の振幅が小さくなってしまう回路では、回転体が回りにくくなったときに（動インピーダンスが大）、更に回転体が回りにくくなってしまうため、圧電モーターの動作が不安定になるという問題もある。
【０００６】
本発明は、安定して圧電モーターを駆動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、回転体と、前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、前記圧電素子を駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、所定周波数の駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターとを有し、前記ＬＣフィルターを介して前記駆動信号を前記圧電素子に印加することを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、圧電モーターの分解図である。
【図２】図２は、圧電モーターの平面図である。
【図３】図３は、圧電モーターの断面図である。
【図４】図４Ａは、縦振動の説明図である。図４Ｂ及び図４Ｃは、屈曲振動の説明図である。
【図５】図５は、突起部の楕円運動の説明図である。
【図６】図６は、比較例の圧電モーターの駆動回路の説明図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、比較例の駆動時の波形の説明図である。
【図８】図８Ａは、図７Ａの電流波形のＦＦＴの結果を示すグラフである。図８Ｂは、ＦＦＴの結果に基づいて１次と４次の周波数成分を重ね合わせたシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】図９は、比較例の場合の回転速度に応じた等価特性の表である。
【図１０】図１０は、本実施形態の圧電モーターの駆動回路の説明図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施形態の駆動時の波形の説明図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の場合の回転速度に応じた等価特性の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
回転体と、前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、前記圧電素子を駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、所定周波数の駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターとを有し、前記ＬＣフィルターを介して前記駆動信号を前記圧電素子に印加することを特徴とする圧電モーターが明らかとなる。  
このような圧電モーターによれば、回転体の回転の安定という効果を相乗的に得ることができる。
【００１２】
前記ＬＣフィルターのカットオフ周波数は、前記駆動信号の前記所定周波数の４倍以下であることが望ましい。これにより、圧電モーターに特有の高調波電流を除去できる。
【００１３】
前記突起部の空回りを検出し、前記空回りを検出したとき、前記駆動信号の電圧の振幅を小さくすることが望ましい。この場合、前記回転体の回転を検出することによって、又は前記圧電素子に流れる電流を検出することによって、又は前記圧電素子の逆起電力を検出することによって、前記空回りを検出することが好ましい。
【００１４】
回転体と、前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、を備えた圧電モーターの駆動回路であって、所定周波数の駆動信号を出力する駆動信号生成部と、前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターとを有し、前記前記駆動信号を前記ＬＣフィルターを介して前記圧電素子に印加することを特徴とする駆動回路が明らかとなる。  
このような駆動回路によれば、回転体の回転の安定という効果を相乗的に得ることができる。
【００１５】
（Ａ）回転体と、前記回転体と接触する突起部を有し、圧電素子を駆動したときの前記突起部の運動によって前記回転体を回転させる圧電アクチュエーターと、前記圧電素子を駆動するための駆動回路とを備える圧電モーターを準備し、（Ｂ）所定周波数の駆動信号を出力し、（Ｃ）前記所定周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルターを介して前記駆動信号を前記圧電素子に印加することを特徴とする圧電モーターの駆動方法が明らかとなる。  
このような圧電モーターの駆動方法によれば、回転体の回転の安定という効果を相乗的に得ることができる。
【００１６】
＝＝＝圧電モーター１の基本構成＝＝＝
図１は、圧電モーター１の分解図である。図２は、圧電モーター１の平面図である。図３は、圧電モーター１の断面図である。
【００１７】
圧電モーター１は、回転体１０と、圧電アクチュエーター２０とを備えている。回転体１０は、本体４０に対して回転軸１１を中心に回転可能な部材である。圧電アクチュエーター２０は、圧電素子３０を利用して回転体１０を回転させるアクチュエーターである。圧電アクチュエーター２０は、圧電素子３０に電圧を印加して突起部２２を楕円運動させ、楕円運動する突起部２２が回転体１０の側面に接触することによって、回転体１０を回転させる。
【００１８】
圧電アクチュエーター２０は、振動部材２１と、圧電素子３０とを備えている。
【００１９】
振動部材２１は、圧電素子３０とほぼ同じ表面形状を有すると共に、圧電素子３０よりも突出した突起部２２を有する。突起部２２は回転体１０に向かって突出しており、この突起部２２が楕円運動しつつ回転体１０の側面に接触することによって、回転体１０を回転させることになる。
【００２０】
圧電素子３０は、振動部材２１を縦方向及び屈曲方向に振動させるための駆動素子であり、振動部材２１の両面に設けられている。圧電素子３０は、圧電体層３１と、第１電極３２と、第２電極３３とを有する。第１電極３２は、圧電体層３１の振動部材２１側に設けられた電極である。第２電極３３は、第１電極３２とは反対側で圧電体層３１に設けられた電極である。第１電極３２は、圧電体層３１の振動部材２１側の面にわたって連続して設けられた共通電極である。第２電極３３は、溝部３４によって互いに電気的に隔離され、面内方向で複数に分割されている。  
第２電極３３を分割する溝部３４は、圧電素子３０の幅をほぼ３等分するように形成された第１溝部３４Ａと、第１溝部３４Ａによって分割された３つの電極のうち外側の電極を長手方向でほぼ２分割するように形成された第２溝部３４Ｂとから構成されている。第１溝部３４Ａによって分割された３つの電極のうちの中央の電極は、縦振動用電極部３３１となる。縦振動用電極部３３１を挟んで対角に配置されて対をなす電極は、屈曲振動用電極部３３２となる。縦振動用電極を挟んで対角に配置される電極は２対あるが、本実施形態では、一対を屈曲振動用電極部３３２として使用し、他方の対の電極は、屈曲振動の検出用電極部３３３として用いている。但し、検出用電極部３３３を屈曲振動用電極部としても良い。また、回転体１０を逆回転させるときには、屈曲振動用電極部３３２を検出用電極部として用い、検出用電極部３３３を屈曲振動用電極部として用いても良い。
【００２１】
図４Ａは、縦振動の説明図である。縦振動用電極部３３１に所定周波数の電圧を印加することによって、図に示すような縦振動が励起される。  
図４Ｂ及び図４Ｃは、屈曲振動の説明図である。屈曲振動用電極部３３２に所定周波数の電圧を印加することによって、図に示すような屈曲振動が励起される。
【００２２】
図５は、突起部２２の楕円運動の説明図である。縦振動と屈曲振動とを組み合わせて励起すると、図に示すように突起部２２を楕円運動させることが可能である。本実施形態では、縦振動用電極部３３１及び屈曲振動用電極部３３２に共通の電圧を印加して、突起部２２を楕円運動させている。但し、縦振動用電極部３３１と屈曲振動用電極部３３２に印加する電圧をそれぞれ変えて、突起部２２を楕円運動させても良い。
【００２３】
また、図５に示すように、同じ周波数であっても印加電圧の振幅が異なれば、突起部２２の楕円運動の軌跡の大きさが変化する。印加電圧が大きいほど楕円運動の軌跡が大きくなり（図中の点線参照）、印加電圧が小さいほど楕円運動の軌跡が小さくなる。つまり、印加電圧が大きいほど回転体１０が回転しやすくなり、印加電圧が小さいほど回転体１０が回転しにくくなる。
【００２４】
なお、圧電モーター１は、付勢機構５０を備えている。付勢機構５０は、圧電アクチュエーター２０を保持しつつ、圧電アクチュエーター２０を回転体１０に向かって付勢するための機構である。圧電アクチュエーター２０が付勢機構５０によって回転体１０に押し付けられることによって、振動部材２１の突起部２２と回転体１０との接触が維持される。  
付勢機構５０は、保持部５１と、バネ５５とを有する。保持部５１は、圧電アクチュエーター２０を固定するための固定部５２と、スライド部５３とを備えている。固定部５２は、振動部材２１の短手方向から突出した腕部２３をネジ固定するためのネジ穴５２Ａを備えている。スライド部５３は長孔５３Ａを備えており、本体４０から突出したピン４１によって案内されている。バネ５５は、保持部５１を回転体１０に向かって付勢するための弾性部材である。
【００２５】
圧電モーター１は、圧電素子３０を駆動するための駆動回路６０を備えている。駆動回路６０の構成について、次に説明する。
【００２６】
＝＝＝駆動回路６０＝＝＝
＜比較例＞
図６は、比較例の圧電モーター１の駆動回路６０’の説明図である。比較例では、交流電源で生成した正弦波電圧を圧電素子３０にそのまま印加している。
【００２７】
ここでは、圧電モーター１がコンデンサーＣと抵抗Ｒを並列接続した回路と等価であるとみなしている。駆動回路６０’の電気エネルギーは、コンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路において、回転体１０の運動エネルギーに変換される。回転体１０の回転が遅い状態は、コンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の動インピーダンスが大きい状態と等価である。逆に、回転体１０の回転が速い状態は、コンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の動インピーダンスが小さい状態と等価である。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂは、比較例の駆動時の波形の説明図である。図７Ａ及び図７Ｂの横軸はいずれも時間を示しており、図７Ｂの時間軸は、図７Ａよりも、長期の時間軸である。図７Ａ及び図７Ｂの縦軸は、電圧若しくは電流を示している。図７Ａ及び図７Ｂの「駆動信号波形」は、圧電素子３０に印加される電圧の波形を示している（どちらも同じグラフであるが、時間軸が異なっている）。図７Ａ及び図７Ｂの「電流波形」は、圧電素子３０に流れる電流の波形を示している（どちらも同じグラフであるが、時間軸が異なっている）。図７Ｂの「検出電圧」は、圧電素子３０の検出用電極部３３３に生じる逆起電力のグラフである。言い換えると、図７Ｂの「検出電圧」は、圧電素子３０の駆動状況を示している。図７Ｂの「エンコーダー出力」は、回転体１０の回転軸１１に設けたエンコーダーの出力を示している。言い換えると、図７Ｂの「エンコーダー出力」は、回転体１０の回転状況を示している。
【００２９】
圧電素子３０には、２５０ｋＨｚの正弦波電圧が印加されている（図７Ａの「駆動信号波形」参照）。但し、図７Ａの「電流波形」を見て理解できるように、圧電素子３０に流れる電流は歪んでいる。
【００３０】
圧電素子３０の電流波形が歪む理由は、圧電モーター１が回転体１０を回転させるときに突起部２２を楕円運動させて回転体１０の側面に接触させるため、接触時の反力によって圧電素子３０に逆起電力が生じているためと考えられる。このように電流波形が歪むのは、圧電モーター１に特有の現象である。
【００３１】
図８Ａは、図７Ａの電流波形のＦＦＴの結果を示すグラフである。図８Ｂは、ＦＦＴの結果に基づいて１次と４次の周波数成分を重ね合わせたシミュレーション結果を示すグラフである。
【００３２】
これらのグラフに示されるように、圧電素子３０に流れる電流には、２５０ｋＨｚの基本周波数の電流に、４倍の周波数成分の電流が重畳している。図８Ａの４倍の周波数成分は、基本周波数に対して−１２ｄＢであり、２倍の周波数成分の−３８ｄＢと比べて大きな値を示している。つまり、圧電モーター１に特有の電流波形の歪みは、４次の高調波が主な原因であると考えられる。
【００３３】
圧電素子３０に流れる電流が歪んでしまうと、圧電素子３０が異常振動を起こし、図５に示すような突起部２２の楕円運動の軌跡も歪んでしまうと考えられる。この結果、回転体１０のスムーズな回転が損なわれるおそれがある。
【００３４】
加えて、比較例の駆動回路６０’では、回転体１０のスムーズな回転が一旦損なわれると、回転体１０が止まりやすくなるという現象が生じる。以下、この現象について説明する。
【００３５】
回転体１０の回転速度が低下する状態は、図６のコンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の動インピーダンスが大きい状態（抵抗値が大きい状態）となる。動インピーダンスが大きくなると、圧電素子３０に流れる電流の振幅が小さくなり、突起部２２の楕円運動の軌跡が小さくなり、更に回転体１０が回転しにくくなる。例えば図７Ｂにおいても、比較例の駆動回路６０’では、回転体１０の回転速度が低下したときに（図中の「エンコーダー出力」のパルス幅が広いときに）、電流波形の振幅が小さくなり、検出電圧の振幅が極端に小さくなっている（圧電素子３０の屈曲変形が小さくなっている）。この結果、比較例の駆動回路６０’では、回転体１０のスムーズな回転が一旦損なわれると、回転体１０が止まりやすくなる。
【００３６】
図９は、比較例の場合の回転速度に応じた等価特性の表である。ここでは、回転体１０に負荷を加えることによって、回転体１０の回転速度の速い状態と遅い状態を再現し、そのときの動インピーダンスを実測し、比較例の駆動回路６０’の抵抗Ｒで消費されるエネルギーを評価している。ここでは、交流電源の電圧は振幅１６Ｖ（±８Ｖ）である。回転速度が遅い場合の消費電力は、速い場合よりも、小さい値を示している。この評価結果も、回転体１０の回転速度が遅くなると、更に回転体１０が回転しにくくなることを示している。このように、比較例の駆動回路６０’では、回転体１０のスムーズな回転が一旦損なわれると、回転体１０が止まりやすくなる。
【００３７】
＜本実施形態＞
図１０は、本実施形態の圧電モーター１の駆動回路６０の説明図である。本実施形態の駆動回路６０は、スイッチング回路６１と、ＬＣフィルター６２とを備えている。スイッチング回路６１は、所定の周波数で矩形波（駆動信号に相当）を出力する駆動信号生成部である。ＬＣフィルター６２は、スイッチング回路６１と圧電素子３０との間に設けられている。言い換えると、スイッチング回路６１の出力した矩形波は、ＬＣフィルター６２を介して、圧電素子３０に印加される。
【００３８】
ＬＣフィルター６２は、インダクター６２Ｌとキャパシター６２Ｃとから構成されている。インダクター６２Ｌは、圧電素子３０と直列に接続されている。言い換えると、インダクター６２Ｌの一端はスイッチング回路６１の出力端子に接続されるとともに、他端は圧電素子３０の電極に接続されている。キャパシター６２Ｃは、圧電素子３０と並列に接続されている。ここでは、キャパシター６２Ｃの一端はインダクター６２Ｌと圧電素子３０との接続点Ｘに接続されるとともに、他端は接地されている。
【００３９】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施形態の駆動時の波形の説明図である。図１１Ａ及び図１１Ｂの横軸はいずれも時間を示しており、図１１Ｂの時間軸は、図１１Ａよりも、長期の時間軸である。図１１Ａ及び図１１Ｂの縦軸は、電圧若しくは電流を示している。図１１Ａ及び図１１Ｂの「駆動信号波形」は、スイッチング回路６１がＬＣフィルター６２を介して圧電素子３０に印加する電圧の波形を示している（どちらも同じグラフであるが、時間軸が異なっている）。図１１Ａ及び図１１Ｂの「電流波形」は、圧電素子３０に流れる電流の波形を示している（どちらも同じグラフであるが、時間軸が異なっている）。図１１Ｂの「検出電圧」は、圧電アクチュエーター２０の検出用電極部３３３に生じる逆起電力のグラフである。言い換えると、図１１Ｂの「検出電圧」は、圧電素子３０の駆動状況を示している。
【００４０】
スイッチング回路６１は、２５０ｋＨｚの矩形波（０Ｖ／５Ｖ）の電圧を出力する（図１１Ａの「駆動信号波形」参照）。ＬＣフィルター６２は、スイッチング回路６１から出力される矩形波の周波数よりも高い周波数を遮断する（減衰させる）ローパスフィルターであり、矩形波を正弦波に変える。ここでは、ＬＣフィルター６２のインダクター６２Ｌは１００ｕＨであり、キャパシター６２Ｃは２．２ｎＦであり、カットオフ周波数は３４０ｋＨｚに設定されている。ＬＣフィルター６２のカットオフ周波数が駆動周波数（２５０ｋＨｚ）の２倍以下であるため、ＬＣフィルター６２は、４次の高調波成分を除去することが可能である。４次の高調波が除去されることにより、図１１Ａの「電流波形」を見て理解できるように、圧電素子３０に流れる電流は、きれいな正弦波になる。
【００４１】
本実施形態では、ＬＣフィルター６２のカットオフ周波数が駆動周波数（２５０ｋＨｚ）の２倍以下であるため、４次の高調波成分だけでなく、２次及び３次の高調波成分も除去できる（圧電アクチュエーター２０を共振させて圧電モーター１を駆動する関係上、２次及び３次の高調波成分も発生しており、これらの高調波の発生も圧電モーター１に特有の現象である）。但し、最も影響の大きい４次の高調波成分を除去するためには、ＬＣフィルター６２のカットオフ周波数は、駆動周波数（２５０ｋＨｚ）の４倍以下であれば良い。
【００４２】
本実施形態では、圧電素子３０にきれいな正弦波の電流が流れるため、突起部２２が回転体１０に接触して反力を受けても、突起部２２はきれいな楕円を描いて運動すると考えられる。これにより、回転体１０の回転がスムーズになる。
【００４３】
加えて、本実施形態の駆動回路６０では、何らかの環境変化によって仮に回転体１０のスムーズな回転が一旦損なわれても、回転体１０の回転が安定するように負帰還がかかる。以下、この点について説明する。
【００４４】
回転体１０が回転しにくい状態（回転体１０の回転速度が低下する状態）は、図１０のコンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の動インピーダンスが大きい状態（抵抗値が大きい状態）となる。この結果、ＬＣフィルター６２のインダクター６２Ｌの作用により、接続点Ｘでの電圧振幅が大きくなる。接続点Ｘの電圧振幅が大きくなると、突起部２２の楕円運動の軌跡が大きくなり、突起部２２と回転体１０との接触圧が増加する。突起部２２と回転体１０との接触圧が増加すると、回転体１０に伝達される力が大きくなり、回転体１０の回転速度が元に戻り、図１０の抵抗値が元に戻る（この場合、減少する）。
【００４５】
なお、回転体１０が回転しやすい状態（回転体１０の回転速度が上昇する状態）は、図１０のコンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の動インピーダンスが小さい状態（抵抗値が小さい状態）となる。この結果、ＬＣフィルター６２のインダクター６２Ｌの作用により、接続点Ｘでの電圧振幅が小さくなる。接続点Ｘの電圧振幅が小さくなると、突起部２２の楕円運動の軌跡が小さくなり、突起部２２と回転体１０との接触圧が低下する。突起部２２と回転体１０との接触圧が低下すると、回転体１０に伝達される力が小さくなり、回転体１０の回転速度が元に戻り、図１０の抵抗値が元に戻る（この場合、増加する）。
【００４６】
このように、本実施形態の駆動回路６０では、回転体１０の回転速度が変動しても、回転体１０の回転速度を元に戻すように負帰還がかかる。
【００４７】
図１２は、本実施形態の場合の回転速度に応じた等価特性の表である。比較例の場合と同様に、回転体１０に負荷を加えることによって、回転体１０の回転速度の速い状態と遅い状態を再現し、そのときの動インピーダンスを実測し、本実施形態の駆動回路６０の抵抗Ｒで消費されるエネルギーを評価している。ここでは、スイッチング回路６１から出力される矩形波は、２５０ｋＨｚ（０Ｖ／３Ｖ）としている。
【００４８】
回転速度が速いとき、コンデンサーＣは１．００６ｎＦであり、抵抗Ｒは２７８．６Ωである。一方、回転速度が遅いとき、コンデンサーＣは２．１４ｎＦであり、抵抗Ｒは６２８．３Ωである。つまり、回転速度が低下すると、コンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の動インピーダンスが大きい状態（抵抗値が大きい状態）となることが実測される。
【００４９】
また、回転速度が速いとき、接続点Ｘの電圧振幅は２．２Ｖとなり、抵抗Ｒで消費されるエネルギー（＝Ｖ２／Ｒ）は１８．１ｍＷとなる。一方、回転速度が遅いとき、接続点Ｘの電圧振幅は５．１Ｖとなり、抵抗Ｒで消費されるエネルギーは４１．９ｍＷとなる。つまり、回転速度が低下すると、抵抗Ｒで消費されるエネルギーは増加することになり、回転体１０の回転速度を元に戻そうと作用する。もっとも、本実施形態の駆動回路６０によれば、図１２に示すような速度差が生じる前に負帰還が働くため、図１２に示すような消費電力の差はそもそも生じない。
【００５０】
本実施形態によれば、駆動回路６０は、所定周波数の矩形波（駆動信号に相当）を出力するスイッチング回路６１（駆動信号生成部に相当）と、矩形波の周波数よりも高い周波数を遮断するＬＣフィルター６２とを備えており、矩形波をＬＣフィルター６２を介して圧電素子３０に印加する。これにより、圧電モーター１に特有の電流の歪みを除去することができ、回転体１０の回転がスムーズになる。更に、ＬＣフィルター６２を用いることによって負帰還がかかるので、仮に回転体１０のスムーズな回転が一旦損なわれても、回転体１０の回転が安定する。つまり、圧電モーター１にＬＣフィルター６２を適用することによって、回転体１０の回転の安定という効果を相乗的に得ることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、ＬＣフィルター６２のカットオフ周波数が３４０ｋＨｚに設定されており、矩形波の周波数（例えば２５０ｋＨｚ）の４倍以下である。これにより、圧電素子３０に流れる主な高調波電流（４次の高調波電流）を除去することができる。
【００５２】
なお、ＬＣフィルター６２のカットオフ周波数は、矩形波の周波数の２倍以下であっても良い。この場合にも、圧電素子３０に流れる主な高調波電流（４次の高調波電流）を除去することができるとともに、２次及び３次の高調波成分も除去できる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、駆動信号が矩形波であるため、駆動信号生成部がスイッチング回路６１によって構成されている。但し、駆動信号生成部から出力される駆動信号は、矩形波に限らず、別の波形（例えば正弦波）であっても良い。
【００５４】
＜変形例＞
上記の説明では、回転体１０への負荷を加えることによって、動インピーダンスが大きい状態を再現している。このような場合には、接続点Ｘの電圧振幅が大きくなり、突起部２２の楕円運動の軌跡が大きくなり、突起部２２と回転体１０との接触圧が増加し、回転体１０の回転が安定する（負帰還がかかる）。
【００５５】
一方、突起部２２が空回りしている場合（突起部２２が回転体１０に対して滑っている場合）においても、回転体１０が回転しにくいため、動インピーダンスが大きい状態になる。但し、突起部２２が空回りしているときに、突起部２２の楕円運動の軌跡が大きくなると、更に突起部２２が滑ってしまうおそれがある。
【００５６】
そこで、変形例の圧電モーター１は、突起部２２の空回りを検出し、前記突起部２２の空回りを検出したときには、スイッチング回路６１の出力する矩形波の電圧の振幅を一旦小さくする。矩形波の電圧の振幅が小さくなることによって、突起部２２の楕円運動の軌跡が小さくなり、回転体１０に対する突起部２２の滑りが解消される。そして、空回りの解消後に、圧電モーター１は、矩形波の電圧の振幅を徐々に元に戻す。
【００５７】
突起部２２の空回りを検出する第１の方法として、回転体１０の回転軸１１にエンコーダーを設け、エンコーダーの出力に基づいて回転体１０の回転を検出することが考えられる。この場合、圧電モーター１を駆動時に回転体１０が回転していないことをエンコーダーで検出すれば、突起部２２の空回りを検出することができる。
【００５８】
突起部２２の空回りを検出する第２の方法として、圧電素子３０に流れる電流を検出することが考えられる。この場合、圧電素子３０の電流の振幅を検出し、圧電素子３０の電流振幅が所定値以下であれば空回りではないと判断し、圧電素子３０の電流振幅が所定値以上であれば空回りであると判断することができる。若しくは、圧電素子３０の電流の位相を検出し、圧電素子３０の電流の位相が、駆動信号の位相に対して９０度ずれているときに、空回りしていると判断することができる。（なお、空回りのときには、図１０のコンデンサーＣと抵抗Ｒの並列回路の抵抗値はほぼゼロなので、電流と電圧の位相差が９０度になる。）
突起部２２の空回りを検出する第３の方法として、圧電素子３０の検出用電極部３３３を用いて、圧電素子３０の逆起電力を検出することが考えられる。この第３の方法においても、第２の方法と同様に、検出用電極部３３３の逆起電力の振幅又は位相に基づいて空回りを検出することができる。
【００５９】
変形例によれば、空回りを検出したときに矩形波（駆動信号）の電圧振幅を小さくするため、空回りを解消させることができる。
【００６０】
＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１  圧電モーター、
１０  回転体、１１  回転軸、
２０  圧電アクチュエーター、
２１  振動部材、２２  突起部、２３  腕部、
３０  圧電素子、
３１  圧電体層、３２  第１電極、３３  第２電極、
３３１  縦振動用電極部、３３２  屈曲振動用電極部、３３３  検出用電極部、
３４  溝部、３４Ａ  第１溝部、３４Ｂ  第２溝部、
４０  本体、４１  ピン、
５０  付勢機構、
５１  保持部、５２固定部、５２Ａ  ネジ穴、
５３  スライド部、５３Ａ  長孔、
５５  バネ、
６０  駆動回路、６０’  比較例の駆動回路、
６１  スイッチング回路、
６２  ＬＣフィルター、
６２Ｌ  インダクター、
６２Ｃ  キャパシター、
Ｃ  コンデンサー、
Ｒ  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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