JPH0191676A - 超音波モータ - 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】 本発明は、弾性進行波によって駆動する超音波モータの
改良に関するものである。

進行波型超音波モータ（表面波モータと呼ぶものも含む
）は、例えば、本出願人による特開昭５８−１４８６８
２公報にも開示されているように、弾性体に固着した圧
電体に高周波電圧を印加することにより、ステータ（振
動体）の所定の表面に超音波楕円振動を発生させること
により、そのステータに加圧接触するロータ／移動体に
、摩擦駆動によって、回転／移動運動を与えるものであ
り、従来の電磁気モータに比して巻線がなく、構造が簡
単でかつ、エネルギー密度の高い超音波振動エネルギー
を用いるため、小型、低速、高トルクが得られ、又、応
答性が高く、制御性にすぐれているという特徴のため、
最近各方面から注目されているモータである。

ところが、このモータの高効率化及び高トルク化を計る
には、ロータとステータの加圧力を増す必要があり、特
にその関連において、ロータとステータの相互の加圧接
触部の改良が求められている。

本発明は、次にような進行波型超音波モータを提供する
ことを目的とする。

（１）効率の高い超音波モータ （２）高トルクを出力する超音波モータ（３）寿命の長
い超音波モータ 次に、実施例について説明する。

く構造〉 第１図は、外観を示す側面図を、第２図は、平面図であ
り、■は本超音波モータのケースを示し、２は−・体と
なるカバーを表わしている。又。

第３図は、第２図におけるＡ−ＡＩＩｆ面を示している
。いま、ｆｉＳ３図について説明すると、ステータ（振
動体）５を構成する弾性体３には、圧電セラミック等の
圧電体４を固着しである。

又、このステータ５に加圧接触するロータ８は、リング
６に摩擦係数が高く、摩耗量の少ない高機能エンジニア
リングプラスチック、高機能ゴムで作られたスライダ７
が固着されたものである。用途に応じて、当然リング６
がスライダ７と同一材で作られ、ロータ８を形成してい
る場合もある。

このロータ８は、サラバネ１０の加圧力によってステー
タ５に押し付けられており、そのサラバネ１０を介して
シャフト１１と共に一体となり回転する。

加圧力は、シム１２の厚みにより調整後、スナップリン
グ１３によって一定に保持される。

シャツ）１１には、プーリや歯車を組み付けることによ
り、このモータの出力を取り出すことができる。（図示
せず） さて、この超音波モータは、一般の電磁気モータと同じ
ように、モータ特性はいわゆる垂下特性を示すが、効率
の高く、出力トルクの大きなモータを得ようとする場合
には、ロータ８とステータ５の加圧力をサラバネ１０に
よって増やす必要がある。従来は、加圧力が数Ｋｇ　（
φ６０のステータサイズ）と比較的少なかったため、ロ
ータ８とステータ５の加圧状態における相互の面出し、
接触面圧具合については、特に加圧時の弾性変形を考慮
に入れなくとも充分モータ特性が満足いく値を示してい
た。

ところが、先に示したように、この超音波モータの高効
率化及び高トルク化を計ろうとする場合には、加圧力が
１０数Ｋｇにもなる為、ロータ８又は、ステータ５の加
圧による弾性変形がモータ特性に大きく影響してくるこ
とがわかった。

次に、加圧による弾性変形がロータに生じている場合に
ついて説明する。

ロータ８は、第４図に示すように、加圧前にはａの状態
にあり、調圧後の一定加圧時にはロータ部材の弾性たわ
みによってｂの状態になる。

これでわかる通り、加圧時にはスライダー７の内周部付
近のみがステータ５の弾性体３と接触しており、第５図
に示すような圧力分布となる。ｐは血圧であり、内周側
程高く、内外で不均一なため、スライダーの異常摩耗が
生じたり、出力トルクが低いモータとなっていた。そこ
で本発明に示すように、ロータの設計・加工に際してあ
らかじめ、加圧時のロータの弾性たわみを求め、そのた
わみ量に応じてロータを加工する必要が生じた。

具体的には、第６図に示すようにもし、ロータ８のスラ
イダー７をラップ加工するのであれば、加圧力によるた
わみに相当する曲率ｐの画定盤で加工し、又機械加工で
あれば一定勾配θで加工を行なう。ロータ８のステータ
との接触部巾Ｂは、径Ａに比し小さいため、ラップ時に
は曲面定盤でも充分均一接触となる。

以上は、ロータ８の内周側に加圧力がかかる場合を説明
したが、外周側に加圧力がかかる場合には、ラップ加−
ｒでは回定盤を用い、機械加工であれば一定勾配で加工
する。

又、ステータ５が弾性変形する場合には、ロータとの接
触面を前記ロータの場合と同じ考えにもとづいて加工す
る。

更に、ロータ８及びステータ５の両方が加圧力によって
りｉ性交形する場合には、条件に合わせて両方又はいず
れかを最適に加工する。

上記は、回転について言及しているが、直線（リニアー
）タイプについても同じように加工を行なうことが出来
る。

く作用〉 ２種以上の高周波電圧を交互分極処理済みの圧電体４に
印加すると、前記ステータ５の所定の表面域には弾性進
行波によって楕円振動を起こす。

そこで加圧接触するスライダー７は、その楕円振動によ
って一定方向に摩擦駆動されるので、一体となっている
ロータ８及びシャフトｌｌが回転する。

本発明は、以上記したように、ロータとステータが加圧
接触時に、相互の接触面圧が均一かつ一定になっている
超音波モータであり１次のような効果が期待出来る。

（１）ロータとステータの加圧接触が均一・一定のため
高効率かつ高出力トルクになる。

（２）接触面圧が均一のため、摩耗量が安定しているた
め、寿命が延びる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の側面図、第２図は本発明の
平面図、第３図は前記第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は
ロータ詳細図、第５図は加圧力の分布状態及び加圧接触
部拡大図、第６図は、ロータ加工図である。 ９・・・・・・ゴム体、１４．１５・・・・・・軸受図
面の浄吉（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第４図 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示 特願昭６１−３１４３６６号 ２　発明の名称 進行波型ＡＭ音波モータ ３　補正をする者 １９件との関係　　特許出願人 所在地　　東京都１（〔田谷区粕谷２丁目１番８号昭和
６２年３月３１　日（発進口） ５　補正の対象 １）別紙の通り（内容に変更なし） ２）別紙の通り（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定の表面域において楕円振動を生じている振動体
   と、その表面域に加圧接触し、摩擦駆動されるロータ／
   移動体から成り、加圧時の相互の接触面圧が均一かつ一
   定となっていることを特徴とする進行波型超音波モータ
   。 ２）前記ロータ／移動体において、加圧によるロータ部
   材の弾性変形状態で、相互の接触面圧が均一かつ一定に
   なっていることを特徴とする第１項記載の進行波型超音
   波モータ。 ３）前記振動体において、加圧による振動体部材の弾性
   変形状態で、相互の接触面圧が均一かつ一定になってい
   ることを特徴とする第１項記載の進行波型超音波モータ
   。