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    公开号:WO1989008945A1
    申请号:PCT/JP1989/000273
    申请日:1989-03-14
    公开日:1989-09-21
    发明作者:Hiromi Tanoue；Noriyuki Harao；Kenichiroh Takahashi
    申请人:Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.；
    IPC主号:H02N2-00
    专利说明:
    [0001] • 明 細 書
    [0002] 発明 の 名称
    [0003] ' 磁気式 ヱ ン コ ー ダ装置付き 超音波 モ ー タ
    [0004] - 技術分野
    [0005] 5 本発明 は、 ロ ー タ の回転伏態を検出で き る 磁気式ヱ ン コ ー ダ 装置付 き 超音波モ ー タ に関す る も の で あ る 。
    [0006] 背景技術
    [0007] 超音波モ ー タ は、 事務機器， 家庭用機器， 工場用機器， 音響 映像機器， カ メ ラ 及び 自動車用電装品な ど従 の モ ー タ が使用 10 さ れて い る ほ と ん どすべての分野で の対応が可能で あ り 、 高度 な制御技術や構造の小形， 軽量， 薄形化な ど の要望が一段 と 高 ま っ て き て い る 。
    [0008] 以下 に従来の磁気式ヱ ン コ ー ダ装置付 き 超音波 モ ー タ に つ い て説明す る 。
    [0009] 15 第 3 図は従来の磁気式エ ン コ ー ダ装置付 き 超音波モ ー タ の構 成を示す も の で あ る 。
    [0010] 第 3 図に お い て、 1 0 3 は 中心軸 1 0 l a を有す る 円盤型の 回転.体 1 ' と ス テ 一 夕 の振動を回転力 に換え る リ ン グ形の ラ イ ニ ン グ材 1 0 2 で構成 さ れ る 円盤型の ロ ー タ で あ る 。 1 0 7 は 20 リ ン グ状に く し歯を な ら ベた突起部 1 0 4 a を上面に持つ 円盤 型の弾性体 1 0 4 と 二枚の 円盤型の圧電体 1 0 5 ， 1 0 6 を厚 ' み方向 に重ね て弾性体 1 0 4 に接合 し て構成 さ れ る ス テ 一 夕 で , あ る 。 1 0 8 は ロ ー タ 1 0 3 ， ス テ 一 夕 1 0 7 を支持す る 円盤 型の固定台 で あ り 、 取付台 1 0 9 に設置 さ れて い る 。 1 1 0 は 25 ス テ ー タ 1 0 7 の中心部に設け ら れたベ ア リ ン グで回転体 1 0 1 の軸 1 0 1 a がは ま り 込むよ う に な っ て い る 。 1 1 1 は ス プ リ ン グ ヮ ッ シ ャ 、 1 1 2 は ナ ッ ト で あ り 、 ラ イ ニ ン グ材 1 0 2 と 弾性体 1 0 4 の上面に設け ら れた リ ン グ状の突起部 1 0 4 a が 適当 な荷重で接触 し加圧さ れ る よ う 締めつ け る構造にな っ て い る 。 1 1 6 は回転体 1 0 1 の外周部 に 3 ケ 所取 り つ け ら れた永 久磁石であ り 、 1 1 7 は永久磁石 1 1 6 と 対向す る よ う 取付台 1 0 9 に設 gさ れた ホ ー ル素子又は磁気抵抗素子の よ う な磁気 感応素子であ る 。 ：.
    [0011] 以上の よ う に構成 さ れ fこ磁気式 ヱ ン コ ー ダ装置付 き 超音波 モ ー タ につ いて、 以下そ の動作につ いて説明する 。
    [0012] ま ず、 機械的に互い に 9 0 ° ず ら し て弾性体 1 0 4 に接合さ れた 2 枚の圧電体 1 0 5， 1 0 6 にそ れぞれ時間的に 9 0 。 位 相のずれた交流電圧を印加す.る と 2 枚の圧電体 1 0 5 ， 1 0 6 は定在波振動を起 こ し、 そ の 2 つ の定在波を合成 し た波すなわ ち 弾性体 1 0 4 の振動 は時間 と 共に進 む進行波 と な る 。 従 つ て、 弾性体 1 0 4 の突起部 1 0 4 a と加圧接触 し て い る ロ ー タ 1 0 3 は、 波の頂点での み接触 し、 進行波の進む方向 と は逆の 方向 に動か さ れ、 回転方が発生する 。 ロ ー タ 1 0 3 が回転運動 を始め る と回転体 1 0 1 の外周部に取り付け られた永久磁石 1 1 6 も 回転 し 、 磁気感応素子 1 1 7 に対す る 磁束が違続的 に変化 し、 そ れを磁気感応素子 1 1 7 が検出 し て、 制御回路部で処理 を行 う 。 そ の結果、 停止命令が制御回路部か ら 出 さ れ る と 圧電 体 1 0 5 及び 1 0 6 に印加 さ れてい るニ柜交流電圧は回路的 に 遮断さ れ、 弾性体 1 0 4 に進行波が発生 し な く な り ラ イ ニ ン グ 材 1 0 2 と リ ン グ状の突起部 1 0 4 a は全面に渡 っ て接触 し、 . 大 き な摩擦力 を発生 し て、 ロ ー タ 1 0 3 を 瞬時 に 停止 す る 。
    [0013] し か し な が ら 、 上記従来 の 磁気式 エ ン コ ー ダ装置付 き 超音波 ' モ ー タ で は 、 回転体 の 外周部 に永久磁石が所定間隔毎 に 設 け ら - れ て い る た め 、 ロ ー タ の 1 回転当 た り の 磁気感応素子か ら 得 ら 5 れ る 出力変化 が少 な く 、 精密 な位置制御、 速度制御を行 う 上で あ ま り 適 し て い な か っ た 。
    [0014] ま た 、 従来 か ら 各種 モ ー タ に速度 · 位置検出 を行 う 磁気式 ェ ン コ ー ダ装置 を備 え た い も の は あ っ た が、 駆動用 磁束 の 影響 を 受 け な い よ う に モ ー タ の 出力軸方向 に エ ン コ ー ダ部 を外部 に 設 10 け て い た た め に 、 モ ー タ 部及 び ヱ ン コ ー ダ部を 含 む駆動装置全 体の厚 み を小 さ く す る こ と が難 し く 、 用 途 に 限 り が あ っ た 。 発明 の 開示
    [0015] そ こ で本発明 の主 た る 目 的 は 、 超音波 モ ー タ の 位置制'御及 び 速度制御の精度を 向上 さ せ、 かつ軸方向 の厚み を小 さ く し て、
    [0016] 15 小形， 軽量， 薄形の 磁気式 エ ン コ ー ダ装置付 き 超音波 モ ー タ を 提供す る こ と に あ る 。
    [0017] 上記本発明 の 目 的 は 、 弾性体 に圧電体が接合 さ れた ス テ 一 夕 と 、 回転体 に 前記 ス テ ー タ の 振動 を 回転力 に 換え る ラ イ ニ ン グ 材が貼 ら れ た ロ ー タ と 、 前記回転体 の 外周 部又 は 、 外周 近辺 の
    [0018] 20 上面 あ る い は 下面の 円周部 に 沿 っ て 、 磁極 を交互 に連続的 に着 磁 し て な る 第一 の ト ラ ッ ク と 少 な く と も 一個 の 磁極を一箇所 に
    [0019] ■ 着磁 し て な る 第二の ト ラ ッ ク を無着磁部 を介 し て設 け 、 前記第
    [0020] . ―， 第二の ト ラ ッ ク に対向 し て、 前記 ロ ー タ の 回転位置及 び速 度を検 出 す る 磁気感応素子 と か ら な る 磁気式 ェ ン コ ー ダ装置 を
    [0021] 25 備 え る こ と に よ っ て達成で き る 。 具体的 に は外周 部 に半径方向 と 垂直な方向 へ突出 す る 壁面を設 けた面転体の壁面外周 部に 沿 っ て、 前記第一、 第二の ト ラ ッ ク を設け、 前記磁気感応素子 か ら な る 磁気式エ ン コ ー ダ装置を備えた も の で あ る 。
    [0022] こ の構成に よ っ て磁気感応素子は ロ ー タ の回転に よ り 生ずる 第 1 の ト ラ ッ ク 及び第 2 の ラ ッ ク 磁束の変化を検出 し位置制 御回路部及び速度制御回路部へ信号を送 り そ の結果、 角制御回 路部か ら 出 さ れ る指令信号に よ り 、 超音波モ ー タ の位置 · 速度 制御の精度向上を図 る こ と がで き る 。
    [0023] ま た、 前記構成に よ り 、 超音波モ ー タ の構造が小形で軽量、 薄形化 と な る 。
    [0024] よ り 具体的 に は、 上記構成において、 磁気感応素子か ら の信 号を入力 し て回転体の回転速度を検出する 速度制御回路 と 、 磁 気感応素子か ら の信号を入力 して回転体の回 .転位置を検出す る 位置制御回路 と 、 前記速度制御回路及び位置制御回路か ら の信 号を入力 し、 こ の信号に よ っ て圧電体への電力供給を制御す る 駆動回路を備え た も のであ る 。
    [0025] 図面の簡単な説明
    [0026] 第 1 図 （ a ) は本発明 の実施例に おけ る磁気式エ ン コ ー ダ装 置付き超音波モ ー タ の平面図、 第 1 図 （ b ) は前記超音波モ ー タ の構成断面図、 第 2 図 （ a ) は前記超音波モ ー タ の ロ ー タ と 磁気感応素子の斜視図、 第 2 図 （ b ) は前記超音波モ ー タ の駆 動回路の概略回路図、 第 2 図 （ c ) は前記超音波モ ー タ の磁気 感応素子か ら の一部の 出力信号図、 第 3 図 （ a ) は従来の磁気 式エ ン コ ー ダ装置付き超音波モ ー タ 平面図、 第 3 図 （ b ) は そ の構成断面図であ る 。 • 発明 を実施す る た め の最良の形態
    [0027] 第 1 図は本発明 の実施例に お け る 超音波 モ ー タ の構成断面図 ' を示す も の で あ り 、 第 2 図は ロ ー タ と 磁気感応素子の斜視図を ' 示す も の で あ る 。
    [0028] 5 第 1 図 に お い て、 3 は 中心軸 1 a を有 し 、 外周部 に半径方向 と 垂直 な 方向 へ突出 す る 壁面を設 け た 円盤型 の 回転体 1 と ス テ ー タ の振動を回転力 に換え る リ ン グ形の ラ イ ニ ン グ材 2 で構 成 さ れ る 円盤型の ロ ー タ で あ る 。 7 は リ ン グ状に く し歯を な ら ベた突起部 4 a を上面に持つ 円盤型の弾性体 4 と 二枚の 円盤型 10 の圧電体 5 ， 6 を厚み方向 に重ね て弾性体 4 に接合 し て構成 さ れ る ス テ 一 タ で あ る 。 8 は ロ ー タ 3 ， ス テ 一 夕 7 を支持す る 円 盤型 の 固定台 で あ り 、 取付台 9 に 設置 さ れ て い る 。 1 0 は ス テ ー タ 7 の 中心部に設け ら れた ベ ア リ ン グで回転体 1 の軸 1 a がは ま り 込む よ う に な っ て い る 。 1 1 は ス プ リ ン グ ヮ ッ シ ャ 、 15 1 2 は ナ ッ ト で あ り 、 ラ イ ニ ン グ材 2 と 弾性体 4 の上面 に設 け ら れた リ ン グ状の突起部 4 a が適当 な荷重で接触 し加圧 さ れ る よ う 締めつ け る 構造に な っ て い る 。
    [0029] 1 5 は前記 ロ ー タ の外周部 と 適当 な間隙を設 け て取付台 9 に 設置 さ れた磁気感応素子取付台で あ る 。 次 に第 2 図 に お い て、 20 1 3 は 前記 ロ ー タ の壁面外周 部 に 磁極 を交互 に 連続的 に 変 え て、 着磁 し て な る第 1 の ト ラ ッ ク 1 3 b と 互い に相異な る 磁極 を一箇所に着磁 し て な る第 2 の ト ラ ッ ク 1 3 c を凹溝状 に形成 し た無着磁部 1 3 a を は さ ん で、 一体的 に形成 し て な る 樹脂成 形磁石で あ る 。 1 4 は磁気感応素子取付台 1 5 に設 け ら れ、 第 25 1 の ト ラ ッ ク 1 3 b に お け る 磁束変化を検出 す る 周波数発電部 • ( F G部） セ ン サ 1 4 a と 第 2 の ト ラ ッ ク 1 3 c に おけ る磁束 変化を検出す る ィ ン デ ッ ク ス部セ ン サ 1 4 b 及び各セ ン サ と 回 路部の入出力 を行う 人出カ リ 一 ド線 1 4 c か ら な る磁気感応素 子で あ る 。
    [0030] 5 こ の磁気感応素子 1 4 か ら の信号は位置制御回路 1 6 及び速 度制御回路 1 7 に入力する よ う に し て い る 。 こ れ ら の位置制御 回路 1 6 と速度制御回路 1 7 の信号は駆動回路 1 8 に入力す る よ う に し て い る 。 駆.勤回路 1 8 は超音波モ ー タ 1 9 の 圧電体 5 ， 6 に電力を供给す る よ う に し て い る 。
    [0031] 0 以上の よ う- に構成 さ れた超音波モ ー タ につ い て 、 以下そ の動 作を説明す る 。 ただ し、 超音波モ ー タ の動作原理につ いて は、 従来例 と 同 じ であ る た め省略 し、 位置 。 速度制御動作について 説明す る 。 . ま ず ロ ー タ 3 の回転運動が始ま る と 磁気感応素子 1 4 に対す 5 る第 1 の ト ラ ッ ク 1 3 b 及び第 2 の ト ラ ッ ク 1 3 c に設け ら れ た磁極か ら発す る磁束が変化 し、 そ の磁束の変化は磁気感応素 子 1 4 に設け ら れた F G部セ ン サ 1 4 a と ィ ン デ ッ ク ス部セ ン サ 1 4 b に よ り 検出 さ れ、 検出 さ れた信号は フ ィ ー ドパ ッ ク 信 号 と し て位置制御回路部 1 6 及び速度制御回路部 1 7 へ入出力 ひ リ ー ド線 1 4 c を介して送られる。 その結果、 各制御回路部 1 6 ，
    [0032] 1 了 か ら駆動回路 1 8 へ制御信号を出 し、 この制御信号に基づ い て圧電体 5 , 6 へ の電力供給を制御 して超音波モー タ 1 9 の 駆動を所望す る位置 · 速度に制御 し てい る 。
    [0033] な お、 F G部部セ ン サ 1 4 a か ら は第 2 図 c に示す基本出力
    [0034] 25 波形信号 A と、 前記基本出力波形信号 A に対 し て一定の位相差 (通常 で は 9 0 ° ) を も っ た 出力波形信号 B が出力 さ れ る 。 ま た 、 ィ ン デ ッ ク ス 部 セ ン サ 1 4 b か ら は ロ ー タ 3 の 1 回転 に対 し て 1 回 の 山谷 に よ る 1 波長の 出力信号が 出力 さ れ る 。
    [0035] 以上 の よ う に本実施例 に よ れば中心軸 を有 し 、 外周 部 に半径 方向 と 垂直 な 方向 へ突出 す る 壁面を 設 け た 回転体 と リ ン グ形 の ラ イ 二 ン グ材で構成 さ れ る π — タ の 壁面外周 部 に 磁極を交互 に 連続的 に変え て着磁 し て な る 第 1 の 卜 ラ ッ ク と 互 い に 相異 な る 磁極を一箇所 に着磁 し て な る 第 2 の ト ラ 'ソ ク を無着磁部 を は さ ん で一体形成 し て設 け、 こ の第 1 ， 第 2 の ト ラ ッ ク に 対 向 し て 設 け た磁気感応素子か ら 構成 さ れ る 磁気式 ヱ ン コ ー ダ装置を超 音波 モ ー タ に 利用 す る こ と で 、 位置 · 速度制御 の 精度を 向上 さ せ る こ と がで き 、 かつ従来の ェ ン コ ー ダ部 を 出力軸方向 に別 に 設 け て い た の と 比べ、 構造が小形で軽量、 薄形化 に な る た め 、 幅広 い 用途の 超音波 モ ー タ が実現可能 と な る 。
    [0036] 産業上 の利用 可能性
    [0037] 以上詳述 し た様 に 、 回転体の外周 部 に磁極 を交互 に連続的 に 着磁 し て な る 第 1 の ト ラ ッ ク と 、 少 な く と も 一個 の磁極 を一箇 所 に着磁 し て な る 第 2 の ト ラ ッ ク を無着磁部を は さ ん.で設 け、 こ の第 1 , 第 2 の ト ラ ッ ク に対向 し て設 け た磁気感応素子か ら 構成 さ れ る 磁気式 ヱ ン コ ー ダ装置を備 え た こ と に よ り 、 位置 ' 速度制御の精度を 向上 さ せ る こ と が で き 、 構造が小形で軽量、 薄形 と な る た め 、 プ リ ン タ ， 電子 タ イ プ ラ イ タ ， 複写機， フ ァ ク シ ミ リ ， カ ー ド リ ー ダ等の 事務機器 は も ち ろ ん 、 家庭用 機器 分野及 び音響 · 映像機器を含 め た各種分野 への利用 が可能 と な る 優れ た磁気式 エ ン コ ー ダ装置付 き 超音波 モ ー タ を実現 で き る 32
    [0038] 02
    [0039] ST
    [0040] 0ΐ
    [0041] : 2J ^
    [0042] 8
    [0043] £LZ00l6Bd£JlDd S 0/68 OM
    权利要求:
    Claims• 請 求 の 範 囲
    1 . 弾性体に進行波を発生 さ せ る 圧電体が接合 さ れた ス テ 一 夕 と 、 円形の外周 を有す る 回転体に前記 ス テ 一 タ の振動を回転力 に換え る ラ イ ニ ン グ材が貼 ら れた ロ ー タ と 、 前記回転体の外周 5 部に沿 っ て、 磁極を交互に連続的 に着磁 し て な る 第一の ト ラ ッ ク と 少 な く と も 一個 の 磁極 を一箇所 に 着磁 し て な る 第二 の ト ラ ッ ク を無着磁部を介 し て設 け、 前記第一， 第二の ト ラ ッ ク に 対向 し て前記 口 一 タ の回転位置及び速度を検出す る 磁気感応素 子か ら な る 磁気式ェ ン コ ー ダ装置を備え た磁気式ヱ ン コ 一 ダ装0 置付 き 超音波モ ー タ 。
    2 . 請求の範囲第 1 項に おい て、 外周部 に半径方向 と 垂直な方 向へ突出 す る 壁面を設けた回転体の壁面外周部に沿 つ て、 磁極 を交互に連続的に着磁 し てな る第一の ト ラ ッ ク と 少な く と も 一 個の磁極を一箇所に着磁 し て な る 第二の ト ラ ッ ク を設 け、 前記5 第一， 第二の ト ラ ッ ク に対向 し て、 前記 ロ ー タ の 回転位置及び 速度を検出す る磁気感応素子か ら な る 磁気式ェ ン コ ー ダ装置を 備え た磁気式エ ン コ ー ダ装置付 き 超音波モ ー タ 。
    3 . 弾性体に進行波を発生 さ せ る 圧電体が接合 さ れた ス テ 一 夕 と 、 円形の外周 を有す る 回転体に前記ス テ 一 夕 の振動を 回転力0 に換え る ラ イ ニ ン グ材が貼 ら れた ロ ー タ と 、 前記回転体の外周 部に沿 っ て、 磁極を交互に連続的 に着磁 し て な る 第一の ト ラ ッ ク と 少 な く と も 一個 の 磁極 を一箇所 に 着磁 し て な る 第二 の ト ラ ッ ク を無着磁部を介 し て設 け、 前記第一， 第二の ト ラ ッ ク に 対向 し て前記 口 一 タ の回転位置及び速度を検出す る 磁気感応素 子か ら な る 磁気式エ ン コ ー ダ装置 と 、 前記磁気感応素子か ら の 信号を入力 し て前記回転体の回転体の回転速度を検出す る速度 制御回路 と 、 前記磁気感応素子か ら の信号を入力 し て回転体の 回転位置を検出す る 位置制御回路と 、 前記速度制御回路及び位 置制御回路か ら の信号を入力 し、 こ の信号に よ つ て圧電体への 電力供給を制御す る 駆動回路 と か ら な る磁気式ェ ン コ ー ダ装置 付き超音波モー タ 。
    4 . 請求の範囲第 3 項に おいて、 外周部に半径方向 と 垂直な方 向 へ突出す る 壁面を設けた回転体の壁面外周部に沿 つ て、 磁極 を交互に違続的 に着磁 し てな る第一の- 卜 ラ ッ ク と少な く と も一 値の磁極を一箇所に着磁して な る第二の ト ラ ッ ク を設け、 前記 第一， 第二の ト ラ ッ ク に対向 して、 前記 ロ ー タ の回転位置及び 速度を検出する磁気感応素子か ら な る磁気式ェ ン コ ー ダ装置を 備え た磁気式ェ ン コ ー ダ装置付き超音波モ ー タ 。.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    DE3990206T1|1990-04-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    法律状态:
    1989-09-21| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE US |
    1990-04-05| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 3990206 Country of ref document: DE Date of ref document: 19900405 |
    1990-04-05| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3990206 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63060997A|JPH01234071A|1988-03-15|1988-03-15|Ultrasonic motor provided with magnetic encoder|
    JP63/60997||1988-03-15||DE19893990206| DE3990206C2|1988-03-15|1989-03-14|Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung|
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