JPH01264581A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH01264581A JPH01264581A JP63092009A JP9200988A JPH01264581A JP H01264581 A JPH01264581 A JP H01264581A JP 63092009 A JP63092009 A JP 63092009A JP 9200988 A JP9200988 A JP 9200988A JP H01264581 A JPH01264581 A JP H01264581A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は圧電体による超音波振動を利用した超音波モー
タに関するものである。
タに関するものである。
従来の技術
一般に超音波モータは、圧電体を固定した振動体と移動
体とが加圧接触した構成であり、８Ｅ電体への電気入力
によって、圧電体と振動体に第６図に示すような超−波
振動の進行波を発生させ、その振動体と移動体との摩擦
力によって移動体を駆動させて機械エネルギーを得る原
理である。第５図において、１は圧電体であり、その表
面に振動体２が接着固定されている。３は移動体であり
、その表面に摩擦ｆＡ４が固定されている。圧電体１に
電気入力を加えることによって振動体２に入方向の超音
波振動の進行波が発生する。振動体の各質点はＢのよう
な楕円運動をしてお９、その各波頭は進行波の方向に対
し、逆向きの横に動く性質がある。進行波の谷の部分は
進行波と同じ方向の横に動く性質がある。したがって、
振動体の表面に置かれた移動体は波頭の上部のみに接触
して、振動体との摩擦力によってＣ方向に駆動するとい
う原理である。
体とが加圧接触した構成であり、８Ｅ電体への電気入力
によって、圧電体と振動体に第６図に示すような超−波
振動の進行波を発生させ、その振動体と移動体との摩擦
力によって移動体を駆動させて機械エネルギーを得る原
理である。第５図において、１は圧電体であり、その表
面に振動体２が接着固定されている。３は移動体であり
、その表面に摩擦ｆＡ４が固定されている。圧電体１に
電気入力を加えることによって振動体２に入方向の超音
波振動の進行波が発生する。振動体の各質点はＢのよう
な楕円運動をしてお９、その各波頭は進行波の方向に対
し、逆向きの横に動く性質がある。進行波の谷の部分は
進行波と同じ方向の横に動く性質がある。したがって、
振動体の表面に置かれた移動体は波頭の上部のみに接触
して、振動体との摩擦力によってＣ方向に駆動するとい
う原理である。
このような超音波モーフの回転型超音波モーフにおいて
、振動体の振動を容易にし、寸だ振幅を大きくするため
に、振動体の円周方向に突起部の設置が提案されている
。さらに、その突起部の全面に、移動体に固定された摩
擦材部が接触した構成が一般的である。
、振動体の振動を容易にし、寸だ振幅を大きくするため
に、振動体の円周方向に突起部の設置が提案されている
。さらに、その突起部の全面に、移動体に固定された摩
擦材部が接触した構成が一般的である。
発明が解決しようとする課題
しかし、振動体の突起部の全面に、移動体に固定された
摩擦材部が接触した構成の場合、異常雑音が発生しゃす
くなシ、また、入力電力に列するモーフの機械出力の比
すなわち電気１機械エネルギー変換効率が小さいという
問題がある。
摩擦材部が接触した構成の場合、異常雑音が発生しゃす
くなシ、また、入力電力に列するモーフの機械出力の比
すなわち電気１機械エネルギー変換効率が小さいという
問題がある。
本発明は、これらの問題点に鑑み、異常雑音の発生を抑
制し、さらに、電気１機械エネルギー変換効率の改善さ
れた超音波モータを提供することを目的とするものであ
る。
制し、さらに、電気１機械エネルギー変換効率の改善さ
れた超音波モータを提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段
」−記の目的を達成するだめに、本発明は振動体の進行
波発生面に突起部を有し、１）ｉＪ記突起部の幅よりも
狭い幅の摩擦材部を前記移動体に固定し、前記摩擦材部
が１１′ｌＪ記突起部の内周と外周との両端に接触する
ことなく前記突起部の表面部に接触する構成としだもの
である。
波発生面に突起部を有し、１）ｉＪ記突起部の幅よりも
狭い幅の摩擦材部を前記移動体に固定し、前記摩擦材部
が１１′ｌＪ記突起部の内周と外周との両端に接触する
ことなく前記突起部の表面部に接触する構成としだもの
である。
さらに、振動体が円環形状である円環型超音波モータに
おいて、摩擦材部が円環型振動体の進行波発生面の少な
くとも内周側端部に接触しないように振動体の表面部に
接触するＩ’：ｔ：成としたものである。
おいて、摩擦材部が円環型振動体の進行波発生面の少な
くとも内周側端部に接触しないように振動体の表面部に
接触するＩ’：ｔ：成としたものである。
作用
上記の構成によれば、異常雑音の発生が抑制され、寸だ
、電気１機械エネルギー変換効率が向」する。この耶由
は不明であるが、振動体の突起部の表面と、内周側と外
周側との進行波質点の移動速度が異なり、内周及び外周
の移動速度が表面の速度に比べて遅いだめであると考え
られる。また、振動体が円環型形状である円環型超音波
モータにおいては、特に振動体の進行波発生面の内周側
の５ ・−ノ 進行波質点の移動速度が進行波発生面と比べて著しく遅
いためであると考えられる。
、電気１機械エネルギー変換効率が向」する。この耶由
は不明であるが、振動体の突起部の表面と、内周側と外
周側との進行波質点の移動速度が異なり、内周及び外周
の移動速度が表面の速度に比べて遅いだめであると考え
られる。また、振動体が円環型形状である円環型超音波
モータにおいては、特に振動体の進行波発生面の内周側
の５ ・−ノ 進行波質点の移動速度が進行波発生面と比べて著しく遅
いためであると考えられる。
実施例
本発明の超音波モータの主要部構成の一構成例、すなわ
ち、振動部と移動部との各積層構造の一例は第１図およ
び第２図に示すとおりである。第１図において、振動部
は圧電体１の表面に突起部２人を有する金属などの弾性
体製の振動体２を接着固定したものである。移動部は移
動体３と摩擦層４よりなり、移動体３に固定して１）ｊ
Ｊ記突起部２人の幅よりも狭い幅の摩擦層４が設置され
ている。この摩擦層４の表面が、前記振動体突起部２人
の内周と外周に接す□ることなく、突起部２人の表面に
接触した構成である。
ち、振動部と移動部との各積層構造の一例は第１図およ
び第２図に示すとおりである。第１図において、振動部
は圧電体１の表面に突起部２人を有する金属などの弾性
体製の振動体２を接着固定したものである。移動部は移
動体３と摩擦層４よりなり、移動体３に固定して１）ｊ
Ｊ記突起部２人の幅よりも狭い幅の摩擦層４が設置され
ている。この摩擦層４の表面が、前記振動体突起部２人
の内周と外周に接す□ることなく、突起部２人の表面に
接触した構成である。
第２図において振動部は、円環型形状圧１１体１１の表
面に金属などの弾性体製の円環型形状振動体２１を接着
固定したものである。移動部は、移動体３１に固定して
摩擦層４１が設置され、該摩擦層４１の表面が前記円環
型形状振動体２１の内周側角部に接すること彦く、該円
環型形状振動体２１の表面に接触したＩ’ｆ？ｉ成であ
る。
面に金属などの弾性体製の円環型形状振動体２１を接着
固定したものである。移動部は、移動体３１に固定して
摩擦層４１が設置され、該摩擦層４１の表面が前記円環
型形状振動体２１の内周側角部に接すること彦く、該円
環型形状振動体２１の表面に接触したＩ’ｆ？ｉ成であ
る。
圧電体１．１１への共振周波数の高周波電界の印加によ
り、圧電体１．１１と、振動体２，２１および突起部２
人には前述したとおりの超音波振動の進行波が発生する
。このとき、振動体突起部２人−！たは円環型形状振動
体２１０表面に接触している摩擦層４．４１は移動体３
．３１と一体となって、振動体突起部２Ａ−ｊたは円環
型振動体２１との摩擦力によって駆動される。
り、圧電体１．１１と、振動体２，２１および突起部２
人には前述したとおりの超音波振動の進行波が発生する
。このとき、振動体突起部２人−！たは円環型形状振動
体２１０表面に接触している摩擦層４．４１は移動体３
．３１と一体となって、振動体突起部２Ａ−ｊたは円環
型振動体２１との摩擦力によって駆動される。
突起部の形状は特に制限はなく、連続して突起を有する
形状および切９欠きを設けた突起形状または突起の表面
と低面の面債が異なる形状などが使用できる。捷だ、円
環状振動体形状のような振動体自身が円周方向に突起し
てなる形状も使用できる。
形状および切９欠きを設けた突起形状または突起の表面
と低面の面債が異なる形状などが使用できる。捷だ、円
環状振動体形状のような振動体自身が円周方向に突起し
てなる形状も使用できる。
摩擦層としては特に制限はないが、粉末や繊維を含有す
る複合プラスチックや複合ゴムおよびカーボン成形体な
どが使用できる。
る複合プラスチックや複合ゴムおよびカーボン成形体な
どが使用できる。
次に本発明を具体的実施例により、さらに詳しく説明す
る。
る。
ア、−７
実施例１
第３図に示すような直径４ｏπｍの円板型超音波モータ
を構成した。第３図において、超音波モータの振動部は
電極が配置１（すされた厚さ０．５ｆｆｆｆ、直径３６
ｙｎｍの円板型圧電体１ａの表面に、直径４０ｆｆｌ１
１゜厚さ２Ｍのステンレス製の円板型振動体２ａを接着
固定したもので、この円板型振動体２ａの表面に高さ２
顛、外周２５Ｍ、内周２１Ｍの切り欠きを設けた突起部
２Ａａを円周配列したものである。
を構成した。第３図において、超音波モータの振動部は
電極が配置１（すされた厚さ０．５ｆｆｆｆ、直径３６
ｙｎｍの円板型圧電体１ａの表面に、直径４０ｆｆｌ１
１゜厚さ２Ｍのステンレス製の円板型振動体２ａを接着
固定したもので、この円板型振動体２ａの表面に高さ２
顛、外周２５Ｍ、内周２１Ｍの切り欠きを設けた突起部
２Ａａを円周配列したものである。
突起部の切シ欠きは振動体部を機械的に振動しやすくす
るために設けられる。対応する移動部を構成する円板型
ステンレス製移動体３ａには、充填（２を含有するフェ
ノール樹脂製の内径２２．０ｍｍ 。
るために設けられる。対応する移動部を構成する円板型
ステンレス製移動体３ａには、充填（２を含有するフェ
ノール樹脂製の内径２２．０ｍｍ 。
外径２４．５１ｍ、厚さ１ ｍｍの円環状摩擦利４ａが
エボギシ樹脂接着剤により固定されている。振動体２ａ
及び移動体３ａは図示しないが摩擦力が１．５に９・ｃ
ｍになるようにバネの締め付は手段によって互いに加圧
され、振動体突起部２Ａａと摩擦４シ４ａとが接触して
いる。この場合、突起部２Ａａの外周部と内周部の角部
に摩擦４Ｅ４ａが接触しないように構成する。
エボギシ樹脂接着剤により固定されている。振動体２ａ
及び移動体３ａは図示しないが摩擦力が１．５に９・ｃ
ｍになるようにバネの締め付は手段によって互いに加圧
され、振動体突起部２Ａａと摩擦４シ４ａとが接触して
いる。この場合、突起部２Ａａの外周部と内周部の角部
に摩擦４Ｅ４ａが接触しないように構成する。
このようにして（１１４成した超音波モータについて、
約７０ ＫＨｚの共振周波数近傍、５００ ｍＡの入力
を印加してモータを駆動さぜた場合、無負荷回転数４６
０ｒｐｍ、起動トルク１．２Ｋｇ・ｃｔｎ 、最大エネ
ルギー変換効率４５％であった。丑だ、駆動１１．５に
雑音の発生は認められなかった。
約７０ ＫＨｚの共振周波数近傍、５００ ｍＡの入力
を印加してモータを駆動さぜた場合、無負荷回転数４６
０ｒｐｍ、起動トルク１．２Ｋｇ・ｃｔｎ 、最大エネ
ルギー変換効率４５％であった。丑だ、駆動１１．５に
雑音の発生は認められなかった。
これに対し、前記円環状摩擦利の代りに外径３０１１１
１１１、厚さ１酊の円板状摩擦利を配置して、前記突起
部の表面の全面に摩擦拐が接触するように構成した超音
波モータの場合、無負荷回転数４００ｒｐｍ 、起動ト
ルク１．○に９・ａｎ 、最大エネルギー変換効率３７
％であり、寸だ駆動時に“キューギュー゛音の雑音が発
生した。
１１１、厚さ１酊の円板状摩擦利を配置して、前記突起
部の表面の全面に摩擦拐が接触するように構成した超音
波モータの場合、無負荷回転数４００ｒｐｍ 、起動ト
ルク１．○に９・ａｎ 、最大エネルギー変換効率３７
％であり、寸だ駆動時に“キューギュー゛音の雑音が発
生した。
実施例２
第４図に円環型超音波モータの一実施例の（・１４成図
を示す。第４図において、超音波モータの振動部は電極
が配置された厚さ０．３ｍＪＩ、外径６０ ｍＷ 。
を示す。第４図において、超音波モータの振動部は電極
が配置された厚さ０．３ｍＪＩ、外径６０ ｍＷ 。
内径４２朋の円環型圧電体１１ａの表面に、外径５０Ｍ
、内径４２Ｍ、高さ５酊の鉄製円環型振動９ ・− 体２１＆を接着固定し、該振動体２１＆の表面に深さ３
ｍｍの切シ欠きを設けたものである。振動体の切り欠き
は振動部を機械的に振動しやすくするために設けられる
。対応する移動部を構成する円環型永久磁石製移動体３
１ａには、カーボン成形体製の内径４３ｍｍ、外径５０
ｆｆＷ、厚さ０．５１１；の円環状摩擦拐４１ａが接着
固定されている。振動体２１＆の表面と摩擦利４１ａの
表面とは永久磁石製移動体３１’ ａの磁気吸引力（３
００ｇ／ Ｃ１Ｎ ）によって互いに加圧接触されてい
る。この場合、円環型振動体２’１ａの内周部の角部に
摩擦材４１ａが接触しないように構成する。
、内径４２Ｍ、高さ５酊の鉄製円環型振動９ ・− 体２１＆を接着固定し、該振動体２１＆の表面に深さ３
ｍｍの切シ欠きを設けたものである。振動体の切り欠き
は振動部を機械的に振動しやすくするために設けられる
。対応する移動部を構成する円環型永久磁石製移動体３
１ａには、カーボン成形体製の内径４３ｍｍ、外径５０
ｆｆＷ、厚さ０．５１１；の円環状摩擦拐４１ａが接着
固定されている。振動体２１＆の表面と摩擦利４１ａの
表面とは永久磁石製移動体３１’ ａの磁気吸引力（３
００ｇ／ Ｃ１Ｎ ）によって互いに加圧接触されてい
る。この場合、円環型振動体２’１ａの内周部の角部に
摩擦材４１ａが接触しないように構成する。
このようにして構成した円環型超音波モータについて、
約３０ ＫＨｚの共振周波数近傍、５ａｍＡの入力を印
加してモータを駆動させた場合、無負荷回転数９ Ｑ
ｒｐｍ 、起動トルク６００ｊｊ−ｃｍ、最大エネルギ
ー変換効率４６％であった。壕だ、駆動時に雑音の発生
は認められなかった。
約３０ ＫＨｚの共振周波数近傍、５ａｍＡの入力を印
加してモータを駆動させた場合、無負荷回転数９ Ｑ
ｒｐｍ 、起動トルク６００ｊｊ−ｃｍ、最大エネルギ
ー変換効率４６％であった。壕だ、駆動時に雑音の発生
は認められなかった。
これに苅し、１）ｊＪ記摩擦月４１ａの代りに、外径６
０醋、内径４２ｒｉｍ、厚さ０．６門の内径と外径を１
０１、７ 振動体の寸法と同じ形状にした摩擦拐を配置して、該円
環型振動体の表面の全面に摩擦利が接触するように１１
１４成した超音波モータの場合、無負荷回転数７ Ｏｒ
ｐｍ 、起動トルク４６０ｇ−ｃｍ、最大エネルギー変
換効率３６％であシ、寸だ、駆動時に“ジージー゛音の
雑音が発生した。
０醋、内径４２ｒｉｍ、厚さ０．６門の内径と外径を１
０１、７ 振動体の寸法と同じ形状にした摩擦拐を配置して、該円
環型振動体の表面の全面に摩擦利が接触するように１１
１４成した超音波モータの場合、無負荷回転数７ Ｏｒ
ｐｍ 、起動トルク４６０ｇ−ｃｍ、最大エネルギー変
換効率３６％であシ、寸だ、駆動時に“ジージー゛音の
雑音が発生した。
発明の効果
本発明の構成により、モータの駆動時に異常雑音の発生
が抑制され、同時に、″ＩＦ気１機械エネルギー変換効
率が向」二する効果がある。
が抑制され、同時に、″ＩＦ気１機械エネルギー変換効
率が向」二する効果がある。
擲１図と第２図は本発明の超音波モータの主要部構成の
断面拡大図、第３図と第４図は本発明の詳細な説明する
斜視図、第５図は従来の超音波モータの原理を示す動作
説明図である。 １．１１．１ａ、１１ｆＬ−・・圧電体、２，２１゜・
２ａ 、 ２１ ｉａ・・・・・振動体、２Ａ 、２
Ａａ・・・・・突起部、３，３１．３＆、３１ａ・・・
・移動体、４゜４１ 、４＆ 、 ４１ ｆＬ−一摩擦
拐。 代卯人の氏名 ブ「理士 中 尾 敏 男 ほか１名←
叶妖賞 憾
断面拡大図、第３図と第４図は本発明の詳細な説明する
斜視図、第５図は従来の超音波モータの原理を示す動作
説明図である。 １．１１．１ａ、１１ｆＬ−・・圧電体、２，２１゜・
２ａ 、 ２１ ｉａ・・・・・振動体、２Ａ 、２
Ａａ・・・・・突起部、３，３１．３＆、３１ａ・・・
・移動体、４゜４１ 、４＆ 、 ４１ ｆＬ−一摩擦
拐。 代卯人の氏名 ブ「理士 中 尾 敏 男 ほか１名←
叶妖賞 憾
Claims (2)
- （１）表面に進行波を発生する超音波振動体と移動体と
が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動体
により前記移動体を駆動する回転型超音波モータにおい
て、前記振動体の進行波発生面に突起部を有し、前記移
動体に前記突起部の幅よりも狭い幅の摩擦材部を固定し
、該摩擦材部が前記突起部の内周と外周との両端に接触
することなく前記突起部の表面部に接触する構成とした
超音波モータ。 - （２）表面に進行波を発生する円環型振動体と移動体に
固定された摩擦材部が加圧接触し、その両者間の摩擦力
を介して前記振動体により前記移動体を駆動する回転型
超音波モータにおいて、前記摩擦材部が前記円環型振動
体の進行波発生面の少なくとも内周側端部に接触しない
ように構成した超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092009A JPH0687673B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092009A JPH0687673B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264581A true JPH01264581A (ja) | 1989-10-20 |
| JPH0687673B2 JPH0687673B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=14042472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092009A Expired - Lifetime JPH0687673B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687673B2 (ja) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59122387A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS59155891U (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | キヤノン株式会社 | 超音波モ−タ |
| JPS59201685A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS59201684A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS6277069A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-09 | Shinsei Kogyo:Kk | 表面波モ−タの回転子／移動子の改良 |
| JPS62193568A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62196082A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62262674A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS63206173A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-25 | Nikon Corp | 超音波モ−タ |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP63092009A patent/JPH0687673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59122387A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
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| JPS62193568A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
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| JPS62262674A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS63206173A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-25 | Nikon Corp | 超音波モ−タ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0687673B2 (ja) | 1994-11-02 |
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