JPH01321879A - 振動波モータ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は進行性振動波により移動体を摩擦駆動する振動
波モータに係り、特に振動体が例えば長円環形状のよう
に直線部と円弧部の不連続な形状を有する進行波型の振
動波モータに関する。

（従来の技術） 進行性振動波を利用して移動体を摩擦駆動する振動波モ
ータは最近実用化されつつあり、その原理的概要は下記
のようなものである。

全周長が成る長さλの整数倍であるような弾性材料製の
リング状の振動体の片面に、周方向に配列された二群の
複数個の圧電素子（以下Ａ圧電素子群、Ｂ圧電素子群と
称す）を固着したものをステータとする。これら圧電素
子は各伸縮性となるように配列されており、また両装置
されている。圧電素子の両Ａ、Ｂ群には夫々電極膜が施
されている。いずれかの−群、例えばＡ群のみに交流電
圧を印加すれば、上記振動板には、該Ａ群の各圧電素子
の中央点および置間の中央点が節の位置であるような曲
げ振動である面外振動の定在波［（波長λ）、以下定在
波Ａと称すコが該振動板の全周に亘って発生する。そし
て、Ｂ群のみに交流電圧を印加すれば、同様に定在波（
以下定在波Ｂと称す）が生ずるが、その腹および節の位
置は前記定在波Ａ周波数が同じで且つ時間的位相差が−
の交流電圧を同時に印加すると、両者の定在波の合成の
結果、振動体には周方向に進行する曲げ振動の進行波（
波長λ）が発生し、このとき、厚みを有する上記振動体
の他面上の各点は一種の楕円運動をする。よって、振動
体の該他面にロータとしてリング状穆勅体を加圧接触さ
せておけば、該移動体は振動体から周方向の摩擦力を受
け、回転駆動される。その回転方向は、両Ａ。

Ｂ圧電素子群に印加する交流電圧の位相差を正負に切換
えることにより、反転できる。以上がこの種の振動波モ
ータの原理的概要である。

第４図は振動体を長円環形状とした従来の振動波モータ
の撮動状態を示す模式図で、第４図（Ａ）はＡ圧電素子
群のみを駆動した時の定在波Ａの腹と節の位置を示し、
第４図（Ｂ）はＢ圧電素子群のみを駆動した時の定在波
Ｂの腹と節の位置を示している。

図中、１は振動体の直線部、２は振動体の円弧部、３は
節、４は腹、５は直線部１と円弧部２との境界面を示し
、第５図に示す如く、Ａ圧電素子群（不図示）は境界面
５に定在波Ａの節３が位置するように配置され、Ｂ圧電
素子群（不図示）は境界面５に定在波Ｂの腹４が位置す
るように配置されている。なお、この場合の移動体は上
述の原理説明の場合とは異なり、有端の移動体が振動体
上を摩擦接触しながら移動する。

（発明が解決しようとしている課題） しかし、従来の振動波モータは振動体の直線部１と円弧
部２の境界面５に定在波Ａ、Ｂの節及び腹が位置するよ
うにＡ圧電素子群、Ｂ圧電素子群を配置していることか
ら、直線部１と円弧部２の形状の差が大きいとき、例え
ば円弧の半径が小さい場合や断面形状が異なる場合には
、定在波Ａ、Ｂ間の固有振動数が一致しない虞れがあり
、スムーズな駆動が得れなくなる。

この原因は、境界面６において節となる定在波Ａと、腹
となる定在波Ｂでは、境界面６近傍の一般化質量及び一
般化剛性が異なることに起因する。

本発明の目的は、上述従来の欠点を除去し、スムーズな
駆動が得られる振動波モータを・提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、弾
性材料製の振動体に二群の駆動用電気−機械エネルギー
変換素子区画を、群内では数倍のずれがあるように、配
列固着し、該駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画
の二群に互に９０°の時間的位相差を有する交流電圧を
夫々印加することによって、該振動体に上記だけずれた
二つの定在波（波長λ）の合成として波長λの進行性振
動波を生ぜしめ、以て該振動体に加圧接触した移動体を
摩擦駆動するようにした振動波モータにおいて、上記振
動体はある面を境界にして形状が不連続に形成され、上
記両定在波の相隣る腹と節の中間点に該振動体の形状の
不連続面が位置するように上記２群の駆動用電気−機械
エネルギー変換素子区画を配置したことを特徴とする振
動波モータにある。

（作　用） 上記構成の振動波モータは、振動体の形状不連続面に両
定在波の相隣る腹と節の中間点、すなわち節からの距離
が１／８λどなるようにしているので、両定在波間の一
般化質量及び−膜化剛性を同一にでき、両定在波の固有
振動数を一致させることが可能となり、移動体をスムー
ズに駆動できる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明による振動波モータの一実施例を示す外
観斜視図で、長円環形状に形成された振動体１０の上面
にＡ圧電素子群１１、Ｂ圧電素子群１２が図示の如く配
置されている。

Ａ圧電素子群とＢ圧電素子群とは、定在波Ａと定在波Ｂ
とがλ／４の位相ずれを有し、かつ第２図（Ａ）、（Ｂ
）　ｉび第３図に示す如く、境界面５に、定在波Ａおよ
び定在波Ｂの節と腹の中間点が位置するように配置され
ており、この双方の要求を満足する位置は、定在波Ａ、
Ｂの腹（又は節）が境界面５に対してλ／８ずれた位置
である。

すなわち、第２図（Ａ）に示す定在波Ａの模式図におい
て、境界面５に対し節３は符号６で示すλ／８ずれた位
置になり、また第２図（Ｂ）に示す定在波Ｂの模式図に
おいて、境界面５に対し節３は符号６で示すλ／８ずれ
た位置となり、定在波Ａ、Ｂ間の一般化質量及び−膜化
剛性を同一にし、定在波Ａ及びＢの固有振１Ｉｌｌ数を
一致させることができ、歪のない進行波が得られて移動
体をスムーズに駆動させることができることとなる。

直線部１には一λ、（ｎ＝１．２．３・・・）、（但し
、ｍ＋ｎは偶数）の波が含まれ、第２図の例が含まれる
。

なお、上記した実施例は、同一断面形状を有する振動体
の直線部１と円弧部２との境界面５に対して適用してい
るが、第６図に示すように円弧部２に段差２ａが形成さ
れていたり、第７図に示すように断面形状の異なる直線
部ｔａ。

１ｂの境界面５ａに対して適用してもよく、また第８図
に示すように曲率（Ｒ工、Ｒ２）の異なる円弧部２ａ、
２ｂの環境面５ｂに対して適用してもよく、第９図に示
す如く、断面形状の異なる直線部１と円弧部２との境界
面５に適用してもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、振動体が、
例えば直線部と円弧部のような異形状でつながっていて
も、両定在波の固有振動数を一致させることができ、移
動体をスムーズに駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動波モータの一実施例を示す外
観斜視図、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は第１図の振動波
モータの定在波Ａ、Ｂの振動状態を夫々示す模式図、第
３図は第２図（Ａ）　、　（Ｂ）に示す定在波Ａ、Ｂの
境界面近傍における波形図、第４図（Ａ）　、　（Ｂ）
は従来の振動波モータの定在波Ａ、Ｂの振動状態を示す
図、第５図は第４図（Ａ）　、　（Ｂ）に示す定在波Ａ
、Ｂの境界面近傍における波形図、第６図乃至第９図は
夫々他の振動体の形状を示す斜視図である。 １：直線部、　　　　　２：円弧部、 ３：振動の節、　　　　４：振動の腹、５：異形状の境
界面、６：距［１／８λ、１０：振動体、　　　　１１
：Ａ圧電素子群、１２：Ｂ圧電素子群。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．弾性材料製の振動体に二群の駆動用電気−機械エネ
   ルギー変換素子区画を、群内では等ピッチλ／２にて且
   つ電圧印加時の伸縮の極性が交互に逆であるように、而
   して群間にはλ／４の奇数倍のずれがあるように、配列
   固着し、該駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画の
   二群に互に９０°の時間的位相差を有する交流電圧を夫
   々印加することによって、該振動体に上記夫々の群によ
   って発生された互にλ／４だけずれた二つの定在波（波
   長λ）の合成として波長λの進行性振動波を生ぜしめ、
   以て該振動体に加圧接触した移動体を摩擦駆動するよう
   にした振動波モータにおいて、 上記振動体はある面を境界にして形状が不 連続に形成され、上記両定在波の相隣る腹と節の中間点
   に該振動体の形状の不連続面が位置するように上記２群
   の駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画を配置した
   ことを特徴とする振動波モータ。
2. ２．前記振動体の不連続形状のある面は直線と円弧の境
   界であることを特徴とする請求項１に記載の振動波モー
   タ。