JP5349768B2 - 振動波駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動波駆動装置に関し、特に小型のリニア型超音波モータに適用して好適な振動波駆動装置に関する。

従来、振動子に励起した超音波の機械的振動により被駆動体を駆動する超音波モータがある。超音波モータとしては、回転型超音波モータやリニア型超音波モータなどの種々の構造のものが提案されているが、それらの機械的構成要素は基本的にほとんど変わりはない。機械的構成要素は、振動子を構成する弾性体と電気−機械エネルギ変換素子（または磁歪素子）、振動子に接触し摩擦駆動される被駆動体、振動子と被駆動体とに加圧力を印加する加圧手段、軸受ガイド部材である。

図９は、従来例に係るリニア型超音波モータ（バネ加圧式）の構成を示す断面図である。

図９において、リニア型超音波モータは、振動体９０１と圧電素子９０２により構成された振動子が、ハウジング９０９を介して加圧バネ９１０によりレール９１３に加圧される構造を有する。ハウジング９０９には、軸受９１２を備えたシャフト９１１が配設されている。加圧バネ９１０の反力を振動子と軸受９１２で受けることで、振動子と被駆動体との間の加圧反力の影響を他の部材に及ぼさない構造となっている。

しかしながら、上述した構造のリニア型超音波モータは、図示の構成要素を見ても分かるように構造が非常に大きくなると共に複雑化してしまうため、モータの小型化及び薄型化には適さないという課題がある。

上記の課題に対し、振動子と被駆動体との間の加圧構造を簡素化する手段として磁石の吸引力または反発力を利用した技術がいくつか提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

図１０は、従来例（特許文献１）に係る回転型超音波モータ（磁石加圧式）の構成を示す斜視図である。

図１０において、回転型超音波モータは、振動体（ステータ）１００１に圧電素子１００２を接合することで振動子を構成している。振動子には複数の振動増幅部１００３が配設されており、ロータ１００６との接触部１００６ａと接触する。また、振動子の中央には軸状の永久磁石１００４とコイル１００５が配設されており、永久磁石１００４とコイル１００５の作用によりロータ１００６を振動子側に吸引し加圧力を発生する構造となっている。

図１１は、従来例（特許文献２）に係るリニア型超音波モータ（磁石加圧式）の構成を示す斜視図である。

図１１において、リニア型超音波モータは、図９に示した加圧バネの代わりに、弾性体１１０１と圧電素子１１０２からなる振動子側とハウジング１１０９側に、それぞれ永久磁石１１１４、１１１５を取り付けたものである。これにより、永久磁石１１１４、１１１５の反発力で振動子をレール１１１３に加圧する構造となっている。尚、図中、１１１１はシャフト、１１１２は軸受である。

しかしながら、上述した図１０と図１１に示した２つの例では振動子と被駆動体との間の加圧構造として別個に永久磁石を設けているため、必然的に構造が大型化し、モータの小型化及び薄型化という点では課題が残っている。この課題を改善したリニア型超音波モータが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

図１２は、従来例（特許文献３）に係るリニア型超音波モータ（磁石加圧式）の構成を示す断面図である。

図１２において、リニア型超音波モータは、弾性体１２０１と圧電素子１２０２からなる振動子の振動体部分を永久磁石１２０３、１２０４により構成し、軟磁性材料等からなる移動体１２０５との間で閉磁路を構成する。該構成により、強力な吸引力を発生する構造となっている。そのため、他の超音波モータと比較し、構造の簡素化と薄型化が可能となっている。尚、図中、Ｗは永久磁石と移動体の幅、矢印は移動体の移動方向と磁化容易軸方向である。
特許第２５５５５７２号 実開昭６４−５０６９２号公報 特開２００６−３４０４４３号公報

上記の特許文献３記載の超音波モータは、振動体及び圧電素子からなる振動子とレールとによって効率的に磁気回路を構成し、加圧力としての磁力を有効に発生させるための構造である。特許文献３では、本来、超音波モータの振動子と移動体（被駆動体）との間の摩擦接触部に要求されるバネ構造については全く言及されていない。

即ち、特許文献３記載の超音波モータは、振動子における移動体との間の摩擦接触部を永久磁石で形成し、移動体は前記摩擦接触部とにより閉磁路を構成するため軟磁性材料等の金属で形成している。従って、振動子と移動体との間の摩擦接触部は非常に剛性が高い構造となっている。

特許文献３のような摩擦接触部の構造では、振動子に超音波振動が励起され、振動子における移動体との間の摩擦接触部が移動体に接触した際、振動子の振動をうまく移動子側に伝達することができない。そのため、振動子がジャージャーと跳ねるような音が発生すると共に、モータ出力が激減してしまうという問題がある。

上記問題の対策としては、振動子と移動体との間の摩擦接触部にバネ性をもたせる構造とするのが一般的である。例えば、移動体側の摩擦面側（振動子と接触する面）に厚さ方向に適度な弾性を有すると共に耐摩耗性を有する樹脂製の摩擦シート等を接合する対策をとることが一般的である。

しかしながら、上記樹脂製の摩擦シート（樹脂層）の部分で振動子及び移動体間の接触に適度な弾性を確保しようとすると、この部分の厚さが増加する。そのため、磁力を発生するための永久磁石部分と移動体金属部分との間隔が大きくなってしまう結果、振動子から移動体に対する加圧力を十分に確保できないという課題がある。

本発明の目的は、小型化及び薄型化を実現しながら、圧接力を十分に確保することを可能とした振動波駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の振動波駆動装置は、電気量を機械量としての振動に変換する電気−機械エネルギ変換素子と軟磁性材料からなる弾性体とを接合して構成される振動子と、前記振動子を構成する前記弾性体に対し部分的な隙間を有して接触され、前記振動子に励起される振動により発生する摩擦駆動力によって駆動される被駆動体と、前記振動子と前記被駆動体との間に圧接力を発生させる加圧手段とを備え、前記電気−機械エネルギ変換素子と前記弾性体は、板状に形成され、前記被駆動体は、駆動方向に長い形状に形成され、前記加圧手段を前記圧接力としての磁力を発生させる永久磁石から構成すると共に、前記永久磁石を前記被駆動体と一体的に形成し、前記振動子と前記被駆動体とが対向する部分に、前記振動子と前記被駆動体とを接触させる摩擦接触部と前記永久磁石による圧接力発生部とを分離して配置し、前記摩擦接触部は、前記被駆動体側又は前記振動子側のいずれかに配置され、前記摩擦接触部は、バネ性を有する弾性部材と耐磨耗性を有する摩擦部材とから構成され、前記振動子の前記弾性体と前記被駆動体との間に設ける前記隙間の距離を、前記振動子と前記被駆動体との間に配置される前記摩擦接触部の厚さより小さく構成したことを特徴とする。

本発明によれば、加圧手段を、磁力により圧接力を発生させる永久磁石から構成し、永久磁石を被駆動体と一体的に形成しているため、振動波駆動装置の小型化及び薄型化を実現しながら、圧接力を十分に確保することが可能となる。また、振動子と被駆動体との対向面に、摩擦接触部と圧接力発生部とを分離して配置しているため、摩擦接触部の厚みを大きくした場合でも永久磁石の吸引力を低下させず、摩擦接触部の設計の自由度を増すことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す斜視図である。図２は、リニア型超音波モータの構成を示す断面図である。図３は、リニア型超音波モータの振動子の弾性体の構成を示す平面図である。

図１乃至図３において、リニア型超音波モータは、振動子２３と、振動子２３に励起される振動により摩擦駆動される移動体（被駆動体）２７を備えている。振動子２３は、弾性体２１、圧電素子２２から構成されている。移動体２７は、振動子２３を構成する弾性体２１に対し部分的な隙間を有して接触状態に配置されると共に、永久磁石２４（加圧手段）、弾性部材２５、摩擦部材２６から構成されている。移動体２７から振動子２３に対し前記隙間を介して圧接力を作用させる。

振動子２３において、弾性体２１は、鉄等の軟磁性材料により板状に形成されている。圧電素子２２は、不図示の電源からの電圧の印加により電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子であり、板状に形成されている。弾性体２１と圧電素子２２を接合することで振動子２３を構成している。

振動子２３を構成する弾性体２１における移動体２７との接触面の４つの角部には、図３に示すように突起部（凸部）２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄがそれぞれ配設されている。振動子２３の弾性体２１の突起部２１ａ〜２１ｄは、移動体２７の一方の面に設けられた摩擦部材２６と接触することで、振動子２３から移動体２７に対する摩擦駆動力を発生する部分となる。

移動体２７において、永久磁石２４は、直方体の幅方向角部を含む両側部分を長手方向に沿って切り欠いた駆動方向（移動方向）に細長い形状を有し、直方体部２４ａと凸部２４ｂとから一体的に構成されている。即ち、永久磁石２４は、移動体２７の駆動方向（移動方向）と直交する断面が凸形状に形成されており、圧接力としての磁力を発生する。永久磁石２４の凸部２４ｂの上面は、凸部２４ｂの両側に配置される摩擦部材２６の上面と同じ高さに（同一平面内）（或いは僅かに低く）設定されている。

弾性部材２５は、永久磁石２４の凸部２４ｂの両側に配置可能な直方体形状に形成されているバネ性を有する部材である。摩擦部材２６は、永久磁石２４の凸部２４ｂの両側に配置される弾性部材２５に積層状態で配置可能な直方体形状に形成されている耐磨耗性を有する部材である。即ち、弾性部材２５と摩擦部材２６は、移動体側（被駆動体側）である永久磁石２４の凸部２４ｂの両側に配置される。

永久磁石２４を移動体２７の基体とし、永久磁石２４の凸部２４ｂの両側に、振動子２３との間の接触バネ部（摩擦接触部）を形成する弾性部材２５と耐摩耗性を有する摩擦部材２６とを重ねた状態で接合している。これにより、移動体２７における振動子２３との接触部分を構成している。即ち、振動子２３と移動体２７とが対向する部分に、振動子２３と移動体２７とを接触させる接触バネ部（摩擦接触部）と永久磁石２４による圧接力発生部とを分離して配置している。

次に、上記構成を有する本実施の形態のリニア型超音波モータの動作を説明する。

図４は、振動子２３に励起される振動変位を示す図であり、（ａ）は、曲げモードによる振動変位を示す図、（ｂ）は、伸縮モードによる振動変位を示す図、（ｃ）は、振動子２３におけるＸ方向及びＹ方向の振動変位の向きを示す図である。

不図示の電源からリニア型超音波モータの振動子２３を構成する圧電素子２２に電圧を印加すると、振動子２３にはＹ方向の面外曲げの振動モードによる振動（図４（ａ））と、Ｘ方向に伸び縮みする伸縮モードによる振動（図４（ｂ））とが励起される。これに伴い、振動子２３を構成する弾性体２１の突起部２１ａ〜２１ｄには楕円運動が形成される。弾性体２１の突起部２１ａ〜２１ｄの振動により、突起部２１ａ〜２１ｄと接触する移動体２７の摩擦部材２６には摩擦駆動力が作用する。これにより、移動体２７はＸ方向に駆動されることになる。

ここで、上述したように、移動体２７を構成する永久磁石２４の凸部２４ｂの上面は、凸部２４ｂの両側に配置される摩擦部材２６の上面と同じ高さに（或いは僅かに低く）設定されている。これにより、移動体２７を構成する摩擦部材２６の上面（摩擦面）の平面度と面粗度を良好に仕上げるための加工がしやすくなる。

また、振動子２３と移動体２７を組み合わせた状態では、図２に示す距離ΔＨ２は、距離ΔＨ１と比較して非常に小さく設定されている。ここで、距離ΔＨ１は、移動体２７を構成する永久磁石２４の直方体部２４ａの上面と振動子２３を構成する弾性体２１の下面との間の距離である。距離ΔＨ２は、永久磁石２４の凸部２４ｂの上面と弾性体２１の下面との間（隙間）の距離である。換言すれば、永久磁石２４の凸部２４ｂの上面と弾性体２１の下面との間の隙間は、凸部２４ｂの高さ方向の寸法に比較して小さい寸法に設定されている。

上記構造とすることにより、移動体２７を構成する永久磁石２４の磁力による移動体２７と振動子２３との間の圧接力（吸引力）を、永久磁石２４の凸部２４ｂで発生することができる。そのため、適切な接触弾性率を確保するべく、移動体２７における振動子２３との接触部分（弾性部材２５、摩擦部材２６）の厚さを増した場合でも、永久磁石２４の磁力による振動子２３に対する吸引力を低下させることがない。これにより、移動体２７と振動子２３との間の接触部分のバネ設計を自由に行うことができる。

尚、移動体２７を構成する弾性部材２５には、厚さ方向の圧縮弾性率、振動子２３の振幅、振動子２３の駆動周波数等を考慮し、適正な材料を選定して使用している。本実施の形態では、弾性部材２５は、金属よりも弾性率が低い樹脂等の高分子化合物（高分子材料）である。また、移動体２７を構成する摩擦部材２６には、耐摩耗性を考慮し例えばＳＵＳ４４０Ｃ材に窒化層を施した部材を使用している。

以上説明したように、本実施の形態によれば、移動体２７を構成する永久磁石２４による振動子２３との間の圧接力を永久磁石２４の凸部２４ｂで発生するため、モータの小型化及び薄型化を実現しながら、圧接力を十分に確保することが可能となる。また、移動体２７における振動子対向側に、振動子２３と移動体２７を接触させる接触バネ部と永久磁石２４による圧接力発生部とを分離配置しているため、接触バネ部の厚み寸法を大きくした場合でも永久磁石２４の吸引力を低下させることがない。これにより、接触バネ部の設計の自由度を増すことが可能となる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して図５に示す点において相違する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、上記第１の実施の形態と同様（または類似）の部分については説明を省略または簡略化する。

図５は、本実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す断面図である。

図５において、リニア型超音波モータは、振動子５３と、振動子５３に励起される振動により摩擦駆動される移動体（被駆動体）５７を備えている。振動子５３は、弾性体５１、圧電素子５２から構成されている。移動体５７は、振動子５３を構成する弾性体５１に対し部分的な隙間を有して接触状態に配置されると共に、永久磁石５４、弾性部材５５、摩擦部材５６から構成されている。移動体５７から振動子５３に対し前記隙間を介して圧接力を作用させる。

振動子５３において、弾性体５１は、鉄等の軟磁性材料により板状に形成されている。圧電素子５２は、電圧の印加により電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子であり、板状に形成されている。

移動体５７において、永久磁石５４は、直方体の幅方向中央部分を長手方向に沿って切り欠いた駆動方向（移動方向）に細長い形状を有し、本体部５４ａと凹部５４ｂとから一体的に構成されている。即ち、永久磁石５４は、移動体５７の駆動方向（移動方向）と直交する断面が凹形状に形成されており、圧接力としての磁力を発生する。

弾性部材５５は、永久磁石５４の凹部５４ｂの内側に配置可能な板状に形成されているバネ性を有する部材である。摩擦部材５６は、永久磁石５４の凹部５４ｂの内側に配置される弾性部材５５に積層状態で配置可能な板状に形成されている耐磨耗性を有する部材である。即ち、弾性部材５５と摩擦部材５６は、移動体側（被駆動体側）である永久磁石５４の凹部５４ｂの内側に配置される。

また、振動子５３と移動体５７を組み合わせた状態では、図５に示す距離ΔＨ２'は、距離ΔＨ１'と比較して非常に小さく設定されている。ここで、距離ΔＨ１'は、移動体５７を構成する永久磁石５４の凹部５４ｂの上面と振動子２３を構成する弾性体５１の下面との間の距離である。距離ΔＨ２'は、永久磁石５４の本体部５４ａの上面と弾性体５１の下面との間（隙間）の距離である。換言すれば、永久磁石５４の凹部５４ｂの上面と弾性体５１の下面との間の隙間は、永久磁石５４の凹部５４ｂの深さ方向の寸法に比較して小さい寸法に設定されている。

尚、移動体５７の断面形状が上記第１の実施の形態（移動体２７）から変わるので、これに伴い、振動子５３の弾性体５１における移動体５７との接触面の突起部（不図示）も、該接触面の中央側に２つ形成される形状に変更となる。

上記のように、本実施の形態では、上記第１の実施の形態とは逆に、移動体５７における振動子５３に対する摩擦摺動部（弾性部材５５、摩擦部材５６）を移動体５７の中央部（永久磁石５４の凹部５４ｂ）に設けている。また、永久磁石５４の磁力による吸引力発生部（永久磁石５４の本体部５４ａにおける凹部５４ｂを形成する両側部分）を摩擦摺動部の両側に設けている。

上記構造の利点は、永久磁石５４の吸引力発生部の面積を大きく取ることができる点であり、移動体５７と振動子５３との間に大きな圧接力（吸引力）を得やすくなることから超音波モータの大出力化には適したものと言うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、モータの小型化及び薄型化を実現しながら、振動子５３と移動体５７との間の圧接力を十分に確保することが可能となる。また、振動子５３と移動体５７とを接触させる接触バネ部の設計の自由度を増すことが可能となる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して図６に示す点において相違する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、上記第１の実施の形態と同様（または類似）の部分については説明を省略または簡略化する。

図６は、本実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す斜視図である。

図６において、リニア型超音波モータは、振動子６３、弾性部材６５、摩擦部材６６、振動子６３に励起される振動により摩擦駆動される移動体（被駆動体）６７を備えている。振動子６３は、弾性体６１、圧電素子６２から構成されている。移動体６７は、振動子６３を構成する弾性体６１に対し部分的な隙間を有して摩擦部材６６を介し接触状態に配置されると共に、永久磁石６４から構成されている。移動体６７としての永久磁石６４から振動子６３に対し前記隙間を介して圧接力を作用させる。

振動子６３において、弾性体６１は、鉄等の軟磁性材料により板状に形成されている。圧電素子６２は、電圧の印加により電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子であり、板状に形成されている。振動子６３の下面と永久磁石６４の後述の凸部６４ｂの上面との間（隙間）の距離は、小さく設定されている。

移動体６７において、永久磁石６４は、直方体の幅方向角部を含む両側部分を長手方向に沿って切り欠いた駆動方向（移動方向）に細長い形状を有し、直方体部６４ａと凸部６４ｂとから構成されている。即ち、永久磁石６４は、移動体６７の駆動方向（移動方向）と直交する断面が凸形状に形成されており、圧接力としての磁力を発生する。永久磁石６４の直方体部６４ａにおける摩擦部材６６との接触面には、耐摩耗処理が施されている。

弾性部材６５と摩擦部材６６は、振動子６３の弾性体６１における永久磁石６４との対向面の４つの角部に積層され接合されている。弾性部材６５は、永久磁石６４の凸部６４ｂの外側に配置可能な板状に形成されているバネ性を有する部材である。摩擦部材６６は、永久磁石６４の凸部６４ｂの外側に配置される弾性部材６５に積層状態で配置可能な板状に形成されている耐磨耗性を有する部材である。即ち、弾性部材６５と摩擦部材６６は、振動子側に固定されると共に、永久磁石６４の凸部６４ｂの両側に配置される。

上記のように、本実施の形態では、振動子６３と移動体６７との摩擦接触部（弾性部材６５、摩擦部材６６）を振動子６３側に設けている。また、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様に、振動子６３の下面と永久磁石６４の凸部６４ｂの上面との間（隙間）の距離を小さく設定しており、この部分で主に加圧力を発生する構造となっている。即ち、振動子６３と移動体６７との間に大きな圧接力（吸引力）を発生させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、モータの小型化及び薄型化を実現しながら、振動子６３と移動体６７との間の圧接力を十分に確保することが可能となる。また、振動子６３と移動体６７とを接触させる接触バネ部の設計の自由度を増すことが可能となる。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して図７に示す点において相違する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、上記第１の実施の形態と同様（または類似）の部分については説明を省略または簡略化する。

図７は、本実施の形態に係る振動波駆動装置としての回転型超音波モータの構成を示す断面図である。

図７において、回転型超音波モータは、回転力伝達部材７０、弾性体７１と圧電素子７２から構成される振動子７３、ロータ７４、弾性部材７５、摩擦部材７６、軸受７７、回転軸７８、ベース板７９を備えている。

振動子７３において、弾性体７１は、鉄等の軟磁性材料により円盤状に形成されている。弾性体７１の軸方向一方の端部（上面部）には、振動変位拡大のための複数の突起部７１ａが周方向に沿って配設されている。圧電素子７２は、電圧の印加により電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子であり、円環状に形成されている。弾性体７１と圧電素子７２を接合することで振動子７３を構成している。

ロータ７４は、永久磁石により一体化されて構成されると共に円環状に形成されており、振動子７３を構成する弾性体７１の上部に配置されると共に、回転軸７８の周りに回転可能に構成されている。ロータ７４の軸方向一方の端部（下面部）には、摩擦接触部としての弾性部材７５及び摩擦部材７６が周方向に沿って配設されている。摩擦接触部（弾性部材７５及び摩擦部材７６）は、ロータ７４の一部を構成している。

ロータ７４の一部である摩擦接触部（弾性部材７５及び摩擦部材７６）は、振動子７３を構成する弾性体７１の複数の突起部７１ａと接触している。また、ロータ７４の一部である摩擦接触部（弾性部材７５及び摩擦部材７６）の内周側及び外周側の下面と弾性体７１の突起部７１ａの上面との間（隙間）の距離は、小さく設定されている。

ロータ２４の軸方向他方の端部（上面部）には、円盤状の回転力伝達部材７０が係合されている。回転力伝達部材７０の中央部には、回転軸７８が固定されている。回転軸７８の外周側と弾性体７１の内周側との間には、軸受７７が配設されている。回転軸７８は、超音波モータの駆動に伴い軸受７７によりガイドされて回転し、超音波モータ外部に出力を伝達する。

上記のように、本実施の形態では、ロータ７４における振動子７３側との対向面の一部に摩擦接触部（弾性部材７５及び摩擦部材７６）を設けている。また、本実施の形態では、ロータ７４の摩擦接触部の内周側及び外周側の下面と弾性体７１の突起部７１ａの上面との間（隙間）の距離は、小さく設定しており、この部分で吸引力を発生する構造となっている。即ち、振動子７３とロータ７４との間に大きな圧接力（吸引力）を発生させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、モータの小型化及び薄型化を実現しながら、振動子７３とロータ７４との間の圧接力を十分に確保することが可能となる。また、振動子７３とロータ７４とを接触させる接触バネ部の設計の自由度を増すことが可能となる。

［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して図８に示す点において相違する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、上記第１の実施の形態と同様（または類似）の部分については説明を省略または簡略化する。

図８は、本実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す断面図である。

図８において、リニア型超音波モータは、振動子８３、振動子８３に励起される振動により摩擦駆動される移動体（被駆動体）８７、ヨーク８８を備えている。振動子８３は、弾性体８１、圧電素子８２から構成されている。移動体８７は、振動子８３を構成する弾性体８１に対し部分的な隙間を有して接触状態に配置されると共に、永久磁石８４、弾性部材８５、摩擦部材８６から構成されている。移動体８７から振動子８３に対し前記隙間を介して圧接力を作用させる。

振動子８３において、弾性体８１は、鉄等の軟磁性材料により板状に形成されている。圧電素子８２は、電圧の印加により電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子であり、板状に形成されている。

移動体８７において、永久磁石８４は、直方体の幅方向角部を含む両側部分を長手方向に沿って切り欠いた駆動方向（移動方向）に細長い形状を有し、直方体部８４ａと凸部８４ｂとから構成されている。弾性部材８５と摩擦部材８６は、永久磁石８４の凸部８４ｂの両側に積層状態で配置可能な板状に形成されている。

尚、移動体８７を構成する永久磁石８４における振動子対向側とは反対側の磁気損失を低減するため、永久磁石８４における振動子対向側とは反対側に直方体形状のヨーク８８を接合している。

本実施の形態では、上記第１の実施の形態で示した移動体を構成する永久磁石の着磁パターンを変えることで、振動子と移動体との間で閉磁路を構成する例を示している。

移動体８７を構成する永久磁石８４の極性は、永久磁石８４における振動体８３との対向側の全面がＳ極またはＮ極に着磁されている（上記第１実施の形態では図示を省略した）。そのため、磁力線は永久磁石８４のＮ極側の面から出て空中を経由して永久磁石８４のＳ極側に戻るようになっている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、図示のように、永久磁石８４の凸部８４ｂをＮ極とし、凸部８４ｂの両側の段差部（摩擦部）をＳ極とするように着磁している。永久磁石８４を前記のように着磁することで、磁力線がＮ極→振動子８３→摩擦部→Ｓ極という経路を通り超音波モータ内で閉じた磁路を形成することができる。これにより、超音波モータの漏れ磁束等が他の構成要素に影響を及ぼすことなく、効率良く磁力を利用することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す斜視図である。 リニア型超音波モータの構成を示す断面図である。 リニア型超音波モータの振動子の弾性体の構成を示す平面図である。 振動子に励起される振動変位を示す図であり、（ａ）は、曲げモードによる振動変位を示す図、（ｂ）は、伸縮モードによる振動変位を示す図、（ｃ）は、振動子におけるＸ方向及びＹ方向の振動変位の向きを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る振動波駆動装置としての回転型超音波モータの構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る振動波駆動装置としてのリニア型超音波モータの構成を示す断面図である。 従来例に係るリニア型超音波モータ（バネ加圧式）の構成を示す断面図である。 従来例に係る回転型超音波モータ（磁石加圧式）の構成を示す斜視図である。 従来例に係るリニア型超音波モータ（磁石加圧式）の構成を示す斜視図である。 従来例に係るリニア型超音波モータ（磁石加圧式）の構成を示す断面図である。

符号の説明

２１、５１、６１、７１、８１ 弾性体
２２、５２、６２、７２、８２ 圧電素子
２３、５３、６３、７３、８３ 振動子
２４、５４、６４ 永久磁石
２５、５５、６５、７５、８５ 弾性部材
２６、５６、６６、７６、８６ 摩擦部材
２７、５７、６７、８７ 移動体
７４ ロータ

Claims (5)

1. 電気量を機械量としての振動に変換する電気−機械エネルギ変換素子と軟磁性材料からなる弾性体とを接合して構成される振動子と、
   前記振動子を構成する前記弾性体に対し部分的な隙間を有して接触され、前記振動子に励起される振動により発生する摩擦駆動力によって駆動される被駆動体と、
   前記振動子と前記被駆動体との間に圧接力を発生させる加圧手段とを備え、
   前記電気−機械エネルギ変換素子と前記弾性体は、板状に形成され、
   前記被駆動体は、駆動方向に長い形状に形成され、
   前記加圧手段を前記圧接力としての磁力を発生させる永久磁石から構成すると共に、前記永久磁石を前記被駆動体と一体的に形成し、
   前記振動子と前記被駆動体とが対向する部分に、前記振動子と前記被駆動体とを接触させる摩擦接触部と前記永久磁石による圧接力発生部とを分離して配置し、
   前記摩擦接触部は、前記被駆動体側又は前記振動子側のいずれかに配置され、
   前記摩擦接触部は、バネ性を有する弾性部材と耐磨耗性を有する摩擦部材とから構成され、
   前記振動子の前記弾性体と前記被駆動体との間に設ける前記隙間の距離を、前記振動子と前記被駆動体との間に配置される前記摩擦接触部の厚さより小さく構成したことを特徴とする振動波駆動装置。
2. 前記永久磁石における前記被駆動体の駆動方向と直交する断面を凸形状に形成すると共に、前記断面を凸形状に形成された凸部の両側に前記摩擦接触部を配置し、
   前記弾性体と前記永久磁石との間の前記隙間を前記凸部の高さ方向の寸法に比較して小さく設定すると共に、前記隙間を介して前記圧接力を作用させることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
3. 前記永久磁石における前記被駆動体の駆動方向と直交する断面を凹形状に形成すると共に、前記断面を凹形状に形成された凹部の内側に前記摩擦接触部を配置し、
   前記弾性体と前記永久磁石との間の前記隙間を前記凹部の深さ方向の寸法に比較して小さく設定すると共に、前記隙間を介して前記圧接力を作用させることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
4. 前記バネ性を有する弾性部材を高分子材料により形成したことを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
5. 前記被駆動体において、前記摩擦接触部を介して前記振動子と向かい合う部分と、前記摩擦接触部を介さずに前記振動子と向かい合う部分は、異なる極性に着磁されていることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。

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