(57)【要約】【課題】  回路の電力損失を低減し、超音波モータに最適な電力を供給する超音波モータ駆動装置を提供すること。【解決手段】    超音波モータ１を駆動する超音波モータ駆動装置において、トランス１１の１次側巻線をＭＯＳＦＥＴ１２でオンオフすることにより、トランス１１の２次側巻線から超音波モータ１の圧電素子１ａへ駆動電圧を供給する。このとき、トランス１１の２次側巻線にもＭＯＳＦＥＴ１３を設け、１次側のＭＯＳＦＥＴ１２をオフした後所定時間経過後、１次側のＭＯＳＦＥＴ１２をオンするとともに２次側のＭＯＳＦＥＴ１３をオフしてトランス１１の２次側に発生する自由振動を抑制する。【選択図】        図１
2006333678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と前記振動子に加圧接触され前記振動子の振動により駆動される相対運動部材とを有する超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置であって、
１次側巻線に直流電源を接続し、２次側巻線から前記振動子に電圧を供給するトランスと、
前記トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第１のスイッチング手段と、
前記トランスの２次側巻線に流れる電流をオンオフする第２のスイッチング手段と、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオンオフを制御するスイッチング制御手段とを備えることを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波モータ駆動装置において、
前記スイッチング制御手段は、前記第１のスイッチング手段を、所定の周期でオンオフすることにより前記超音波モータを駆動するよう制御し、前記所定の周期内で、前記第１のスイッチング手段をオフした後所定時間経過後、前記第２のスイッチング手段をオフするよう制御することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波モータ駆動装置において、
前記スイッチング制御手段は、前記第１のスイッチング手段を、所定の周期でオンオフすることにより前記超音波モータを駆動するよう制御し、前記所定の周期内で、前記第１のスイッチング手段をオフした後所定時間経過後、前記第１のスイッチング手段をオンするとともに前記第２のスイッチング手段をオフするよう制御することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の超音波モータ駆動装置において、
前記トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第３のスイッチング手段をさらに備え、
前記スイッチング制御手段は、前記第１のスイッチング手段をオンしているとき、前記第３のスイッチング手段を所定の期間オフするよう制御することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項５】
振動子と前記振動子に加圧接触され前記振動子の振動により駆動される相対運動部材とを有する超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置であって、
１次側巻線に直流電源を接続し、２次側巻線から前記振動子に電圧を供給するトランスと、
前記トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第１のスイッチング手段と、
前記トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第２のスイッチング手段と、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオンオフを制御するスイッチング制御手段とを備え、
前記スイッチング制御手段は、前記第１のスイッチング手段を、所定の周期でオンオフすることにより前記超音波モータを駆動するよう制御し、前記所定の周期内で、前記第１のスイッチング手段をオフした後所定時間経過後、前記第１のスイッチング手段をオンしているとき、前記第２のスイッチング手段を所定の期間オフするよう制御することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等によって円環状に形成された弾性体の片平面に分極処理が施された圧電素子（電気機械変換素子）を取り付けたものを振動子として有し、圧電素子に一定の位相差を有する交流電界を印加することによって、弾性体の他平面に進行波を励起するように構成された振動波アクチュエータ、いわゆる超音波モータが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
超音波モータにおける振動子の機械的な共振周波数ｆｒと、超音波モータが安定して回転する最高回転数となる駆動周波数ｆ１と、超音波モータが回転を始める駆動周波数ｆ０との関係は、一般にｆｒ＜ｆ１＜ｆ０となる。一方、トランスを使用した超音波モータ駆動回路において、トランスの二次側巻線のインダクタンスＬと、超音波モータの振動子の静電容量Ｃによる共振周波数ｆｃは１／｛２π√（ＬＣ）｝であるが、ｆｃ＝ｆ０となるようにＬとＣを整合させることが望ましい。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７１１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波モータの特性によってはｆ０とｆ１間の周波数帯域が広くなる場合がある。ｆｃ＝ｆ０とした場合、駆動周波数をｆ０から低くしていくとトランスと超音波モータの振動子間で自由振動を起こし、超音波モータの駆動電圧波形が乱れ、入力電力が増大するなどの問題が生じる。さらに、超音波モータの特性によっては、一定以上の駆動電圧を印加しても熱エネルギーとなり、効率が落ちる場合がある。
【０００６】
本発明は、回路の電力損失を低減し、超音波モータに最適な電力を供給する超音波モータ駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、振動子と振動子に加圧接触され振動子の振動により駆動される相対運動部材とを有する超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置に適用され、１次側巻線に直流電源を接続し、２次側巻線から振動子に電圧を供給するトランスと、トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第１のスイッチング手段と、トランスの２次側巻線に流れる電流をオンオフする第２のスイッチング手段と、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のオンオフを制御するスイッチング制御手段とを備えることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波モータ駆動装置において、スイッチング制御手段は、第１のスイッチング手段を、所定の周期でオンオフすることにより超音波モータを駆動するよう制御し、所定の周期内で、第１のスイッチング手段をオフした後所定時間経過後、第２のスイッチング手段をオフするよう制御することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の超音波モータ駆動装置において、スイッチング制御手段は、第１のスイッチング手段を、所定の周期でオンオフすることにより超音波モータを駆動するよう制御し、所定の周期内で、第１のスイッチング手段をオフした後所定時間経過後、第１のスイッチング手段をオンするとともに第２のスイッチング手段をオフするよう制御することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の超音波モータ駆動装置において、トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第３のスイッチング手段をさらに備え、スイッチング制御手段は、第１のスイッチング手段をオンしているとき、第３のスイッチング手段を所定の期間オフするよう制御することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、振動子と振動子に加圧接触され振動子の振動により駆動される相対運動部材とを有する超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置に適用され、１次側巻線に直流電源を接続し、２次側巻線から振動子に電圧を供給するトランスと、トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第１のスイッチング手段と、トランスの１次側巻線に流れる電流をオンオフする第２のスイッチング手段と、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のオンオフを制御するスイッチング制御手段とを備え、スイッチング制御手段は、第１のスイッチング手段を、所定の周期でオンオフすることにより超音波モータを駆動するよう制御し、所定の周期内で、第１のスイッチング手段をオフした後所定時間経過後、第１のスイッチング手段をオンしているとき、第２のスイッチング手段を所定の期間オフするよう制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上説明したように構成しているので、トランスの２次側で発生する自由振動を抑え、その結果、電力損失を低減することができ、超音波モータに最適な電力を供給することができる。さらに、自由振動を原因とした誤動作を防ぐこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施の形態である超音波モータ駆動装置の構成を示す図である。本実施の形態の超音波モータ１は、回転型超音波モータであり、円環状の振動子と円環状の相対運動部材（回転子あるいは移動子とも言う）とからなる。円環状の振動子は、円環状の弾性体とこの弾性体に接合された円環状の圧電素子（電気機械エネルギー変換素子）とから構成され、円環状の圧電素子は周回方向に適宜電極が分極されている（例えば１２極程度）。
【００１０】
このように分極された圧電素子に、位相が９０度ずれた２つの交流信号を、それらの反転信号と組み合わせて、分極された電極ごとに適宜交互に供給する。これにより圧電素子を振動させ、弾性体に進行波の振動を発生させる。弾性体に加圧接触された相対運動部材は、弾性体に発生した進行波の振動を受けて回転駆動される。
【００１１】
図１では、図を簡略化するため、位相が９０度ずれた２つの交流信号が２つの圧電素子１ａ、１ｂに供給するものとして記載されている。しかし、圧電素子１ａは、一方の交流信号およびその反転信号が供給される分極された圧電素子すべてを意味し、圧電素子１ｂは、他方の交流信号およびその反転信号が供給される分極された圧電素子すべてを意味するものとする。
【００１２】
図１において、超音波モータ駆動装置は、直流電源回路２、パルス発生回路３、スイッチング制御回路４、５、駆動回路６、７から構成される。駆動回路６は、トランス１１、ＭＯＳＦＥＴ１２、１３、ダイオード１４、１５、インバータ１６から構成される。駆動回路７は、駆動回路６と同様に、トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２、２３、ダイオード２４、２５、インバータ２６から構成される。
【００１３】
図２は、スイッチング制御回路４の内部の構成を示す図である。スイッチング制御回路４は、図２に示すように、抵抗３１、ダイオード３２、シュミットトリガバッファ３３、抵抗３４、コンデンサ３５、シュミットトリガインバータ３６、インバータ３７、フリップフロップ３８、ＮＡＮＤゲート３９から構成される。スイッチング制御回路４の動作については後述する。スイッチング制御回路５もスイッチング制御回路４と同様な構成である。
【００１４】
図３は、超音波モータ１の駆動周波数対回転速度（回転数）特性を示す図である。ｆ０は超音波モータ１が回転を始める駆動周波数であり、ｆ１は制御範囲の最高回転速度となる駆動周波数であり、ｆｒは超音波モータ１の振動子に機械的な共振が生じる駆動周波数である。本実施の形態では、制御の安定性等を考え、超音波モータ１の振動子の機械的な共振に対応する駆動周波数ｆｒより右肩下がりの特性を使用する。すなわち、駆動周波数ｆ０から駆動周波数を下げることにより超音波モータ１の回転速度を上げていく制御を行う。
【００１５】
このように構成された超音波モータ駆動装置において、パルス発生回路３は、超音波モータ１を所望の回転速度Ｎで回転させるべく、所望の回転速度Ｎに対応した駆動周波数ｆの位相が９０度ずれた２つのパルス信号Ｐ１、Ｐ２を出力する。パルス発生回路３から出力されたパルス信号Ｐ１、Ｐ２は、スイッチング制御回路４、５を経て信号Ｂ１、Ｂ２となり駆動回路６、７のＭＯＳＦＥＴ１２、２２をオンオフする。ＭＯＳＦＥＴ１２、２２がオンオフ制御されることにより、トランス１１、２１の２次巻線側にパルス信号と同じ周波数ｆの昇圧された信号Ｃ１、Ｃ２が発生する。
【００１６】
２次巻線側に発生する昇圧された信号Ｃ１、Ｃ２は、圧電素子１ａ、１ｂに供給され、圧電素子１ａ、１ｂはパルス信号と同じ周波数ｆで振動する。信号Ｃ１、Ｃ２は、位相が９０度ずれている。圧電素子１ａは、前述したように、分極された複数の圧電素子の集合であり、信号Ｃ１、信号−Ｃ１が供給される圧電素子の集合である。圧電素子１ｂは、同様に、分極された複数の圧電素子の集合であり、信号Ｃ２、信号−Ｃ２が供給される圧電素子の集合である。信号−Ｃ１、信号−Ｃ２は、信号Ｃ１、信号Ｃ２に対して、グランドと各信号の配線を逆にして配線する信号である。このようにして圧電素子１ａ、１ｂに信号Ｃ１、Ｃ２が供給されると、圧電素子１ａ、１ｂに接合された弾性体に進行波が発生する。弾性体に加圧接触された相対運動部材は、弾性体に発生した進行波の振動を受け、駆動周波数ｆに対応した回転速度Ｎで回転駆動される。
【００１７】
本実施の形態では、このようにして超音波モータ１が駆動されるとき、駆動周波数ｆの周期において、トランス１１、２１の二次側巻線と圧電素子１ａ、１ｂとの直列回路上に設けられたＭＯＳＦＥＴ１３、２３を一定期間オフすることにより、トランス１１、２１と圧電素子１ａ、１ｂ間で発生する自由振動を抑えるようにしている。以下、この制御についてさらに詳細に説明する。
【００１８】
図４は、超音波モータ１の駆動のタイミングチャートを示す図である。駆動回路６および駆動回路７で自由振動を抑える動作は同じ原理に基づくものである。従って、代表して駆動回路６での動作、すなわち圧電素子１ａへの信号の供給について説明する。
【００１９】
パルス発生回路３は、図４（ａ）で示すように、所望の周波数（周期ｔ１−ｔ４）のパルス信号Ｐ１を出力する。スイッチング制御回路４は、パルス信号Ｐ１および駆動回路６のトランス１１の１次側からの駆動波形帰還信号を入力して、図４（ｂ）に示す信号Ｂ１を出力する。信号Ｂ１の生成については後述する。信号Ｂ１のｔ１−ｔ２時間は駆動回路６のトランス１１などの回路定数で決まる値であり、外部から制御できない値である。すなわち、トランス１１の２次巻線のインダクタンスＬと圧電素子１ａの静電容量Ｃの共振周波数ｆｃに依存し、駆動周波数ｆには依存しない値である。一方、信号Ｂ１のｔ１−ｔ４時間は駆動周波数で決まる時間であり、外部から制御できる値である。従って、ｔ１−ｔ４時間が長くなると、ｔ１−ｔ２時間は一定のため、ｔ２−ｔ４時間は長くなる。
【００２０】
図１に示すように信号Ｂ１はＭＯＳＦＥＴ１２のゲート端子に入力され、信号Ｂ１がロー（Ｌｏｗ）の間（ｔ１−ｔ２）ＭＯＳＦＥＴ１２はオフし、信号Ｂ１がハイ（Ｈｉｇｈ）の間（ｔ２−ｔ４）ＭＯＳＦＥＴ１２はオンするようスイッチング制御される。一方、信号Ｂ１はインバータ１６により反転されてＭＯＳＦＥＴ１３のゲート端子に入力され、信号Ｂ１がローの間（ｔ１−ｔ２）ＭＯＳＦＥＴ１３はオンし、信号Ｂ１がハイの間（ｔ２−ｔ４）ＭＯＳＦＥＴ１３はオフするようスイッチング制御される。
【００２１】
ＭＯＳＦＥＴ１２がオンしている間、トランス１１の１次巻線には直流電源回路２から電流Ｉ１が流れ（図４（ｃ））、トランス１１の１次巻線にはエネルギーが蓄えられる。このようにして、ＭＯＳＦＥＴ１２がオンオフ制御されることにより、図４（ｄ）に示すような駆動電圧が圧電素子１ａに供給される。
【００２２】
圧電素子１ａに供給される駆動電圧は、タイミングｔ２以降に自由振動が発生すると考えられる。しかし、本実施の形態では、タイミングｔ２以降においてＭＯＳＦＥＴ１３をオフすることにより、この自由振動を抑制している。すなわち、圧電素子１ａとトランス１１の２次巻線とグランド間の直列回路上に、ＭＯＳＦＥＴ１３のスイッチング素子を挿入し、ＭＯＳＦＥＴ１２をオフすることにより自由振動の発生を抑制している。
【００２３】
駆動周波数と圧電素子１ａに印加される駆動電圧の関係について説明する。図４に示すように、ｔ２からｔ４の間ＭＯＳＦＥＴ１２はオンしているため、その間Ｉ１が流れ続け、トランス１１に蓄えられるエネルギーが大きくなり、圧電素子１ａへ印加される電圧も大きくなる。駆動周波数を変化させた場合、前述したようにｔ２からｔ４までの時間が変化することから、駆動周波数を低くするにつれｔ２からｔ４までの時間が長くなる。その結果、圧電素子１ａへ印加される電圧も大きくなり、圧電素子１ａの振幅も大きくなり、超音波モータ１の回転速度が上がる。
【００２４】
図５は、図２のスイッチング制御回路４において信号Ｂ１が生成される過程のタイミングチャートを示す図である。図５（ａ）は、駆動回路６からの駆動波形帰還信号を表し、トランス１１の１次巻線の直流電源回路２に接続される端子とは反対側の端子での信号波形を示している。駆動波形帰還信号は、抵抗３１、ダイオード３２を経て、図５（ｂ）のように波形が整形され、さらに、シュミットトリガバッファ３３を経て、図５（ｃ）のようなパルス信号が出力される。
【００２５】
図５（ｃ）のパルス信号は、抵抗３４とコンデンサ３５の積分回路を経て図５（ｄ）のような波形になり、シュミットトリガインバータ３６からは図５（ｅ）のタイミングのパルス信号が出力される。抵抗３４やコンデンサ３５の定数は、シュミットトリガインバータ３６の出力の立ち上がりがタイミングｔ２すなわち図５（ａ）の駆動波形帰還信号の下限点あたりに来るように決定される。
【００２６】
シュミットトリガインバータ３６の出力は、フリップフロップ３８のクロック端子（ＣＬＫ）に入力される。このときフリップフロップ３８のＤ端子は常時グランドである。一方、パルス発生回路３からのパルス信号Ｐ１（図５（ｆ））は、インバータ３７で反転されてフリップフロップ３８のプリセット端子（ＰＲＥ）に入力される。
【００２７】
このような信号が入力されるフリップフロップ３８は、図５（ｇ）に示す反転Ｑの信号を出力し、信号Ａ１として出力する。なお、この信号Ａ１は、本実施の形態では使用しない信号であるが、第２の実施の形態で使用する信号である。一方、非反転信号Ｑは、インバータ３７の出力とＮＡＮＤゲート３９でＮＡＮＤが取られ、ＮＡＮＤゲート３９は、信号Ｂ１を出力する。
【００２８】
なお、本実施の形態の超音波モータ駆動装置は、ＭＯＳＦＥＴ１２をオンしてトランス１１の１次側にエネルギーを蓄え、ＭＯＳＦＥＴ１２をオフすることによってトランス１１の２次側に発生する振動信号（減衰信号）のうち１つ目の波形のみを圧電素子１ａの駆動に使用し、それ以降の波形を自由振動として排除するものと言える。スイッチング制御回路４は、この１つ目の波形を有効信号として抽出するものと言える。１つ目の波形とは振動信号の最初の半周期の信号であり、最初の半周期以降の信号が自由振動の信号である。
【００２９】
駆動回路７側およびスイッチング制御回路５の動作についても、図４および図５のタイミングチャートを使用して同様に説明できるので、その説明を省略する。
【００３０】
以上のように構成された第１の実施の形態の超音波モータ駆動装置は、次のような効果を奏する。
（１）駆動波形帰還が下限点のｔ２に達してからパルス発生回路３からのパルス信号Ｐ１が立ち下がる点のｔ４までの間、ＭＯＳＦＥＴ１２、２２をオンし、ＭＯＳＦＥＴ１３、２３をオフさせるパルス出力Ｂ１、Ｂ２を生成している。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ１２、２２をオフした後所定時間（ｔ１−ｔ２）経過した後、ＭＯＳＦＥＴ１２、２２をオンするとともに、ＭＯＳＦＥＴ１３、２３をオフしている。所定時間（ｔ１−ｔ２）は、前述したようにトランス１１の２次側に発生する振動信号の最初の半周期の時間とも言える。このように、（ｔ２−ｔ４）時間でＭＯＳＦＥＴ１３、２３をオフさせることにより、圧電素子１ａ、１ｂからトランス１１、２１へ流れる電流を遮断し、トランスの２次側で発生する自由振動を抑える。その結果、駆動回路６、７での電力損失を低減することができ、超音波モータ１に最適な電力を供給することができる。
（２）また、スイッチング制御回路４、５などの自由振動を原因とした誤動作を防ぐこともできる。
【００３１】
−第２の実施形態−
図６は、本発明の第２の実施の形態である超音波モータ駆動装置の構成を示す図である。第２の実施の形態の超音波モータ駆動装置は、直流電源回路２、パルス発生回路３、スイッチング制御回路４、５、駆動回路６ａ、７ａから構成される。駆動回路６aは、トランス１１、ＭＯＳＦＥＴ１２、１３、４１、ダイオード１４、１５、４２、４３、インバータ１６から構成される。駆動回路７ａは、駆動回路６ａと同様に、トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２、２３、５１、ダイオード２４、２５、５２、５３、インバータ２６から構成される。
【００３２】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対し、駆動回路６ａにおいて、ＭＯＳＦＥＴ４１、ダイオード４２、４３が、トランス１１の１次側回路に追加された点、駆動回路７ａにおいて、ＭＯＳＦＥＴ５１、ダイオード５２、５３が、トランス２１の１次側回路に追加された点が異なるのみである。第１の実施の形態と同様な構成要素には、同じ符号を付す。
【００３３】
スイッチング制御回路４、５も第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態で使用しなかった信号Ａ１、Ａ２が第２の実施の形態で追加したＭＯＳＦＥＴ４１、５１のゲート端子に入力されている。
【００３４】
図７は、第２の実施の形態の超音波モータ１の駆動のタイミングチャートを示す図である。第１の実施の形態の図４に対応する。駆動回路６ａおよび駆動回路７ａの動作は同じ原理に基づくものである。従って、代表して駆動回路６ａでの動作、すなわち圧電素子１ａへの信号の供給について説明する。
【００３５】
パルス発生回路３は、図７（ａ）で示すように、所望の周波数（周期ｔ１−ｔ４）のパルス信号Ｐ１を出力する。スイッチング制御回路４は、パルス信号Ｐ１および駆動回路６のトランス１１の１次側からの駆動波形帰還信号を入力して、図７（ｂ）に示す信号Ｂ１、図７（ｃ）に示す信号Ａ１を出力する。信号Ｂ１、信号Ａ１の生成については第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００３６】
信号Ｂ１はＭＯＳＦＥＴ１２のゲート端子に入力され、信号Ｂ１がロー（Ｌｏｗ）の間（ｔ１−ｔ２）ＭＯＳＦＥＴ１２はオフし、信号Ｂ１がハイ（Ｈｉｇｈ）の間（ｔ２−ｔ４）ＭＯＳＦＥＴ１２はオンするようスイッチング制御される。一方、信号Ｂ１はインバータ１６により反転されてＭＯＳＦＥＴ１３のゲート端子に入力され、信号Ｂ１がローの間（ｔ１−ｔ２）ＭＯＳＦＥＴ１３はオンし、信号Ｂ１がハイの間（ｔ２−ｔ４）ＭＯＳＦＥＴ１３はオフするようスイッチング制御される。
【００３７】
信号Ａ１はＭＯＳＦＥＴ４１のゲート端子に入力され、信号Ａ１がロー（Ｌｏｗ）の間（ｔ１−ｔ２、ｔ３−ｔ４）ＭＯＳＦＥＴ４１はオンし、信号Ａ１がハイ（Ｈｉｇｈ）の間（ｔ２−ｔ３）ＭＯＳＦＥＴ４１はオフするようスイッチング制御される。ＭＯＳＦＥＴ１２、１４はＮｃｈ−ＭＯＳＦＥＴであるが、ＭＯＳＦＥＴ４１はＰｃｈ−ＭＯＳＦＥＴであるので、ゲート信号に対するオンオフの動作は逆になる。
【００３８】
ＭＯＳＦＥＴ１２がオンしているｔ２−ｔ４間、トランス１１の１次巻線には直流電源回路２から電流Ｉ１が流れようとするが、信号Ａ１によりｔ２−ｔ３間ＭＯＳＦＥＴ４１がオフされ、トランス１１の１次巻線には電流が流れない。
【００３９】
第１の実施の形態で説明したように、トランス１１の１次巻線には電流が流れるにつれて、トランス１１に蓄えられるエネルギーが大きくなり、圧電素子１ａへ印加される電圧も大きくなる。しかし、圧電素子１ａに印加する電圧は必要以上に大きくしても、熱エネルギーとなるだけで、効率が悪い。そこで、不必要に圧電素子１ａに印加する電圧を上昇させないように、信号Ａ１によりＭＯＳＦＥＴ４１をオフして、トランス１１の１次巻線には電流が流れないようにしている。
【００４０】
図８は、駆動周波数を上げたときの超音波モータ１の駆動のタイミングチャートを示す図である。駆動周波数を上げるにつれ周期ｔ１−ｔ４は短くなる。一方、ｔ１−ｔ２時間はトランスのインダクタンス等の定数により決まるため、一定である。また、ｔ３−ｔ４時間も、パルス発生回路３において予め決められたデューティ比によるもので一定である。従って、駆動周波数が上がり周期が短くなると、最終的には信号Ａ１のオン信号は消滅し、ＭＯＳＦＥＴ４１はオフされない。図８は、その様子を示す図である。
【００４１】
以上の第２の実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ１２をオフした後所定時間（ｔ１−ｔ２）経過後、ＭＯＳＦＥＴ１２をオンし（ｔ２−ｔ４）、ＭＯＳＦＥＴ４１を所定の時間（ｔ２−ｔ３）オフするよう制御している。この所定の時間（ｔ２−ｔ３）は、周期（ｔ１−ｔ４）から、トランス等の回路定数で決まる時間（ｔ１−ｔ２）と、トランス１１の１次巻線に電流を流す必要があると予め決められた時間（ｔ３−ｔ４）とを引いた残りの時間である。なお、本実施の形態では、（ｔ３−ｔ４）の時間は、１／４周期として予め決めている。しかし、トランス１１の１次巻線に与えるべきエネルギーが確保できるように適宜決めればよい。
【００４２】
駆動回路７a側の動作についても、図７および図８のタイミングチャートを使用して同様に説明できるので、その説明を省略する。
【００４３】
以上のように構成された第２の実施の形態の超音波モータ駆動装置は、次のような効果を奏する。
（１）トランス１１、２１の１次側にＭＯＳＦＥＴ４１、５１を設けて、トランス１１、２１の１次巻線に蓄えるエネルギーを適切に制御するので、不必要に高圧な駆動電圧を圧電素子１ａ、１ｂに印加することがない。また、ＭＯＳＦＥＴ１２、１３、２２、２３を第１の実施の形態と同様に制御して自由振動の発生を抑えながら、トランス１１、２１の１次巻線に蓄えるエネルギーを適切に制御している。その結果、第１の実施の形態の効果に加えて、より一層回路の電力損失が低減され、超音波モータのより一層最適な電力を供給することができる。図９は、従来技術と第１の実施の形態と第２の実施の形態の超音波モータ１の入力電力特性の比較図である。
【００４４】
上記実施の形態では、回転型超音波モータの例で説明をしたが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。相対運動部材が直線的に移動するリニア型超音波モータの場合であってもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、超音波モータにおいて圧電素子を１２極に分極する例で説明をしたが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。分極の形態や各分極された圧電素子への信号の供給の形態はどのようなものでもよい。個別の圧電素子を適宜配置するようなものでもよい。また振動子としては圧電素子以外の部材であってもよい。すなわち、振動子とこの振動子に加圧接触され振動子の振動により駆動される相対運動部材とを有する超音波モータ全般に本発明は適用できる。なお、超音波モータは、振動波アクチュエータなどと呼ぶものも含む概念である。
【００４６】
上記実施の形態では、位相が９０度ずれた２つの信号を超音波モータの振動子に供給する例で説明をしたが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。位相のずれは異なる値のものでもよく、信号の数も３つ以上のものでもよい。
【００４７】
上記実施の形態では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを使用する例で説明をしたが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。ＭＯＳＦＥＴ以外のトランジスタや他のスイッチング素子であってもよい。
【００４８】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である超音波モータ駆動装置の構成を示す図である。
【図２】スイッチング制御回路４の内部の構成を示す図である。
【図３】超音波モータ１の駆動周波数対回転速度（回転数）特性を示す図である。
【図４】超音波モータ１の駆動のタイミングチャートを示す図である。
【図５】スイッチング制御回路４において信号Ｂ１が生成される過程のタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である超音波モータ駆動装置の構成を示す図である。
【図７】第２の実施の形態の超音波モータ１の駆動のタイミングチャートを示す図である。
【図８】駆動周波数を上げたときの超音波モータ１の駆動のタイミングチャートを示す図である。
【図９】従来技術と第１の実施の形態と第２の実施の形態の超音波モータ１の入力電力特性の比較図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  超音波モータ
１ａ、１ｂ  圧電素子
２  直流電源回路
３  パルス発生回路
４、５  スイッチング制御回路
６、７  駆動回路
１１、２１  トランス
１２、１３、２１、２３、４１、５１  ＭＯＳＦＥＴ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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