JPH02168870A - 超音波モータとその駆動方法 - Google Patents
超音波モータとその駆動方法Info
- Publication number
- JPH02168870A JPH02168870A JP63325192A JP32519288A JPH02168870A JP H02168870 A JPH02168870 A JP H02168870A JP 63325192 A JP63325192 A JP 63325192A JP 32519288 A JP32519288 A JP 32519288A JP H02168870 A JPH02168870 A JP H02168870A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- resonance frequency
- ultrasonic motor
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0045—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/106—Langevin motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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〕
本発明は超音波モータおよびその駆動方法に関し、特に
ステータである圧電振動子に超音波振動を励振させ前記
ステータに圧接されたロータを摩擦力によって回転させ
る超音波モータおよびその駆動方法に関する。
ステータである圧電振動子に超音波振動を励振させ前記
ステータに圧接されたロータを摩擦力によって回転させ
る超音波モータおよびその駆動方法に関する。
従来、かかる超音波モータとしては．縦一捩り複合圧電
振動子を有するステータの端面にロータを圧接し、これ
を摩擦力によシ回転させる構成の超音波モータが知られ
ている。例えばかかるモータは特開昭６１−１２１７７
号公報等にも記載されている通シである。
振動子を有するステータの端面にロータを圧接し、これ
を摩擦力によシ回転させる構成の超音波モータが知られ
ている。例えばかかるモータは特開昭６１−１２１７７
号公報等にも記載されている通シである。
第４図はかかる従来の一例を示す超音波モータの断面図
である。
である。
第４図に示すように、この従来の超音波モータは捩シ振
動励振用圧電素子４１と縦振動励振用圧電素子４２とを
円柱あるいは円筒状超音波振動体４３および４４で挾み
ボルトで締めつけることＫよシ一体化したステータと、
このステータ端面に圧接したロータ４５とを有し、捩シ
振動励振用圧電素子４１と縦振動励振用圧電素子４２と
にそれぞれ独立の交流電圧を印加して前記ステータの端
面に楕円運動を誘起しこの楕円運動を利用してロータ４
５に回転運動を与えるものである。
動励振用圧電素子４１と縦振動励振用圧電素子４２とを
円柱あるいは円筒状超音波振動体４３および４４で挾み
ボルトで締めつけることＫよシ一体化したステータと、
このステータ端面に圧接したロータ４５とを有し、捩シ
振動励振用圧電素子４１と縦振動励振用圧電素子４２と
にそれぞれ独立の交流電圧を印加して前記ステータの端
面に楕円運動を誘起しこの楕円運動を利用してロータ４
５に回転運動を与えるものである。
ところで、捩シ振動波の音速は縦振動波の約６割である
ため、上述した構成のステータにおいて、捩シ振動の共
振周波数と縦振動の共振周波数とを一致させることは困
難である。従って、上述した構成のステータにおいて、
捩シ振動を共振駆動させれば縦振動線非共振駆動となシ
、逆に縦振動を共振駆動させれば捩シ振動は非共振駆動
となる。
ため、上述した構成のステータにおいて、捩シ振動の共
振周波数と縦振動の共振周波数とを一致させることは困
難である。従って、上述した構成のステータにおいて、
捩シ振動を共振駆動させれば縦振動線非共振駆動となシ
、逆に縦振動を共振駆動させれば捩シ振動は非共振駆動
となる。
周知のように、非共振駆動は共振駆動と比較して、同一
電力で駆動する場合には得られる振幅が極端に小さくな
る。その結果、上述した構成のステータ端面に誘起され
る楕円運動の振幅は縦方向あるいは捩れ方向いずれか一
方の振幅が小さくなってしまうために、効率の高いモー
タを実現することができないという欠点がある。
電力で駆動する場合には得られる振幅が極端に小さくな
る。その結果、上述した構成のステータ端面に誘起され
る楕円運動の振幅は縦方向あるいは捩れ方向いずれか一
方の振幅が小さくなってしまうために、効率の高いモー
タを実現することができないという欠点がある。
また、上述した構成のステータにおいて、捩シ振動励振
用圧電素子と縦振動励振用圧電素子とに互いに異な・た
周波数の交流電圧を印加すλことによシ、二種類の振動
を共振駆動させることも可能ではあるが、この場合には
共振周波数が異なるため、ステータの端面に規則的に楕
円運動を誘起することができず、ロータを安定して回転
させることができないという欠点がある。
用圧電素子と縦振動励振用圧電素子とに互いに異な・た
周波数の交流電圧を印加すλことによシ、二種類の振動
を共振駆動させることも可能ではあるが、この場合には
共振周波数が異なるため、ステータの端面に規則的に楕
円運動を誘起することができず、ロータを安定して回転
させることができないという欠点がある。
本発明の目的は、かかるステータおよびロータを高効率
で且つ安定して回転させることのできる超音波モータと
その駆動方法を提供することにある。
で且つ安定して回転させることのできる超音波モータと
その駆動方法を提供することにある。
本発明の超音波モータは．縦一捩り複合圧電振動子をス
テータとして超音波振動を励起させ、前記ステータに圧
接されたロータを回転させる超音波モータにおいて、前
記ロータの圧接面を凸状面とし且つその凸状面が圧接方
向に対してばね手段を形成するように前記ロータが中ぐ
シされて構成される。
テータとして超音波振動を励起させ、前記ステータに圧
接されたロータを回転させる超音波モータにおいて、前
記ロータの圧接面を凸状面とし且つその凸状面が圧接方
向に対してばね手段を形成するように前記ロータが中ぐ
シされて構成される。
また、本発明の超音波モータの駆動方法は、超音波モー
タを駆動する超音波モータの駆動方法において、前記ロ
ータおよびステータの圧接力を調整して前記ロータの凸
状面とステータ面との接触面積を変えることによシ、前
記ロータおよびステータ全体の縦振動のｍ・共振周波数
を捩れ振動の共振周波数に一致させて駆動するように構
成される。
タを駆動する超音波モータの駆動方法において、前記ロ
ータおよびステータの圧接力を調整して前記ロータの凸
状面とステータ面との接触面積を変えることによシ、前
記ロータおよびステータ全体の縦振動のｍ・共振周波数
を捩れ振動の共振周波数に一致させて駆動するように構
成される。
本発明の超音波モータを構成するステータは単体では捩
シ振動半波長共振周波数と縦振動半波長共振周波数とが
異っている。しかし、このステータにロータを圧接する
と、捩シ振動はステータとロータの圧接境界が摺動面と
なっているため振動の拘束にならず捩シ振動共振周波数
はほとんど変化しないが、縦振動はロータの質量が作用
する方向の振動であるためステータとロータからなる全
体の構成による縦振動共振周波数が生じる。本発明のロ
ータは圧接面が凸状の面を有し、且つその凸状面が圧接
方向に対してばね性をもつように中ぐシされている。従
って、ネジの如き手段でロータをステータに締付は圧接
すると、圧接力の増大によってロータ凸面とステータ面
との接触面積が増大する。この接触面積の変化はステー
タとロータの結合力の変化となシ縦振動の共振周波数が
変化することになる。それ故、このロータとステータの
締付は力の調整によシ縦振動を捩シ振動の共振周波数に
一致させることができ、同一周波数で共振駆動すること
ができる。
シ振動半波長共振周波数と縦振動半波長共振周波数とが
異っている。しかし、このステータにロータを圧接する
と、捩シ振動はステータとロータの圧接境界が摺動面と
なっているため振動の拘束にならず捩シ振動共振周波数
はほとんど変化しないが、縦振動はロータの質量が作用
する方向の振動であるためステータとロータからなる全
体の構成による縦振動共振周波数が生じる。本発明のロ
ータは圧接面が凸状の面を有し、且つその凸状面が圧接
方向に対してばね性をもつように中ぐシされている。従
って、ネジの如き手段でロータをステータに締付は圧接
すると、圧接力の増大によってロータ凸面とステータ面
との接触面積が増大する。この接触面積の変化はステー
タとロータの結合力の変化となシ縦振動の共振周波数が
変化することになる。それ故、このロータとステータの
締付は力の調整によシ縦振動を捩シ振動の共振周波数に
一致させることができ、同一周波数で共振駆動すること
ができる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示す超音波モータの断面図
である。
である。
第１図に示すように、本実施例はステータ１０と、この
ステータ１０に接触する凸状面２１を有し中ぐシされた
ロータ１７とを備えている。このステータ１０は捩υ振
動励振用圧電セラミック素子１１と縦振動励振用圧電セ
ラミック素子１２を二つの金属ブロック１３．１４で挾
み、ボルト１５゜ナツト１６を用いて強固に締付けて構
成される。
ステータ１０に接触する凸状面２１を有し中ぐシされた
ロータ１７とを備えている。このステータ１０は捩υ振
動励振用圧電セラミック素子１１と縦振動励振用圧電セ
ラミック素子１２を二つの金属ブロック１３．１４で挾
み、ボルト１５゜ナツト１６を用いて強固に締付けて構
成される。
この捩シ振動励振用圧電セラミック素子１１は外径２（
１ｍ、内径８■、厚さ０．５ ｍの円周方向に分極され
たセラミック板が積層されて構成され、各セラミック板
の上下面はメタライズされ、間に金属薄板を挾み極性が
互いに逆になるように積層されている。かかる金属薄板
は外部で電気的に並列接続されている。また、縦振動励
振用圧電セラミツ素子１２は外径２０慣、内径８露、厚
さ０．５ ｍの厚み方向に分極されたセラミック板を積
層したものであシ、構成は前述した２２′捩シ振動励振
用１１に準じている。
１ｍ、内径８■、厚さ０．５ ｍの円周方向に分極され
たセラミック板が積層されて構成され、各セラミック板
の上下面はメタライズされ、間に金属薄板を挾み極性が
互いに逆になるように積層されている。かかる金属薄板
は外部で電気的に並列接続されている。また、縦振動励
振用圧電セラミツ素子１２は外径２０慣、内径８露、厚
さ０．５ ｍの厚み方向に分極されたセラミック板を積
層したものであシ、構成は前述した２２′捩シ振動励振
用１１に準じている。
一方、上述構成のステータ１０に対向配置されたロータ
１７はベアリング１８が挿入されてボルト１５にはめ込
まれ、圧接用ナツト１９およびスペーサ２０によりステ
ータ１０の金属ブロック１３に締付けられ圧接されてい
る。このロータ１７はステータ１０に対向する圧接面２
１がテーバ状の凸面となっておシ、しかもこの圧接面２
１がばね性をもつようにロータ１７の内部が中ぐシされ
ている。従って、圧接用ナツト１９によシロータ１７を
ステータ１０に締付けると、ロータ１７はその締付力を
受けて圧接面２１が変形する。
１７はベアリング１８が挿入されてボルト１５にはめ込
まれ、圧接用ナツト１９およびスペーサ２０によりステ
ータ１０の金属ブロック１３に締付けられ圧接されてい
る。このロータ１７はステータ１０に対向する圧接面２
１がテーバ状の凸面となっておシ、しかもこの圧接面２
１がばね性をもつようにロータ１７の内部が中ぐシされ
ている。従って、圧接用ナツト１９によシロータ１７を
ステータ１０に締付けると、ロータ１７はその締付力を
受けて圧接面２１が変形する。
第２図は第１図における超音波モータを構成するかかる
ロータの断面図である。
ロータの断面図である。
第２図に示すように、このロータ１７は圧接用ナツトに
よシ矢印Ａ 、ＢＫ示す締付力を受けると圧接面２１が
破線のように変形する。
よシ矢印Ａ 、ＢＫ示す締付力を受けると圧接面２１が
破線のように変形する。
このとき、圧接面２１け凸状であるため、締付は力が増
すにしたがってステータ１０の面になじむように接触面
積が増加する。この結果、ステータ１０とロータ１７の
接合によシモータ全体の縦振動の共振周波数が生じるの
で、締付は力を調整することによシ縦振動の共振周波数
を捩シ振動共振周波数に一致させることができる。この
結果、縦と捩シの振動を同一の共振周波数で駆動できる
ので、ロータ１７は高効率で回転することができる。
すにしたがってステータ１０の面になじむように接触面
積が増加する。この結果、ステータ１０とロータ１７の
接合によシモータ全体の縦振動の共振周波数が生じるの
で、締付は力を調整することによシ縦振動の共振周波数
を捩シ振動共振周波数に一致させることができる。この
結果、縦と捩シの振動を同一の共振周波数で駆動できる
ので、ロータ１７は高効率で回転することができる。
また、本実施例のロータ１７は自らばね性を有するので
、締付は力の調整および縦振動の共振周波数の調整が容
易になる。更に、ロータ１７の中ぐシ加工によシ、各種
ばね性の異なるロータが得られるので、形状寸法を変え
ることによシ合成振動の共振周波数を調整することもで
きるようになる。
、締付は力の調整および縦振動の共振周波数の調整が容
易になる。更に、ロータ１７の中ぐシ加工によシ、各種
ばね性の異なるロータが得られるので、形状寸法を変え
ることによシ合成振動の共振周波数を調整することもで
きるようになる。
第３図は本発明の他の実施例を説明するだめの超音波モ
ータを構成するロータの断面図である。
ータを構成するロータの断面図である。
第３図に示すように、本実施例におけるロータ２２の圧
接面２３は球状の凸面を形成しているとともに、ロータ
２２は中ぐシされている。かかるロータ２２の場合でも
、ロータ２２と圧接面２３に接触するステータとの締付
力を変化させることにより、二つの共振周波数を前述し
た実施例と同様に一致させることができる。
接面２３は球状の凸面を形成しているとともに、ロータ
２２は中ぐシされている。かかるロータ２２の場合でも
、ロータ２２と圧接面２３に接触するステータとの締付
力を変化させることにより、二つの共振周波数を前述し
た実施例と同様に一致させることができる。
以上説明したように、本発明の超音波モータとその駆動
方法は、モータ全体の構成で共振周波数が決められる縦
振動と略ステータで決まる捩シ振動共振とを利用したも
のであり、しかも縦振動の共振周波数のみをロータとス
テータの締付力で変化させる構成とすることＫよシ、容
易に二つの共振周波数を一致させることができるので、
高効率の超音波モータを実現できるという効果がある。
方法は、モータ全体の構成で共振周波数が決められる縦
振動と略ステータで決まる捩シ振動共振とを利用したも
のであり、しかも縦振動の共振周波数のみをロータとス
テータの締付力で変化させる構成とすることＫよシ、容
易に二つの共振周波数を一致させることができるので、
高効率の超音波モータを実現できるという効果がある。
また、本発明はロータ自体にばね性を持たせることＫよ
シ、コイルばねが不用になるので、小型且つ安定した超
音波モータおよびその駆動方法が実現されるという効果
がある。
シ、コイルばねが不用になるので、小型且つ安定した超
音波モータおよびその駆動方法が実現されるという効果
がある。
第１図は本発明の一実施例を示す超音波モータの断面図
、第２図は第１図における超音波モータを構成するロー
タの断面図、第３図は本発明の他の実施例を説明するだ
めの超音波モータを構成するロータの断面図、第４図は
従来の一例を示す超音波モータの断面図である。 １０・・・・・・ステータ、１１・・・・・・捩シ振動
励振用圧電セラミック素子、１２・・・・・・縦振動励
振用圧電セラミック素子、１３，１４・・・・・・金属
ブロック、１５・・・・・・ボルト、１６・・・・・・
ナツト、１７，２２・・・・・・ロータ、１８・・・・
・・ベアリング、１９・・・・・・圧接用ナツト、２０
・・・・・・スペーサ、２１．２２・・・・・・圧接面
。 代理人 弁理士 内 原 晋
、第２図は第１図における超音波モータを構成するロー
タの断面図、第３図は本発明の他の実施例を説明するだ
めの超音波モータを構成するロータの断面図、第４図は
従来の一例を示す超音波モータの断面図である。 １０・・・・・・ステータ、１１・・・・・・捩シ振動
励振用圧電セラミック素子、１２・・・・・・縦振動励
振用圧電セラミック素子、１３，１４・・・・・・金属
ブロック、１５・・・・・・ボルト、１６・・・・・・
ナツト、１７，２２・・・・・・ロータ、１８・・・・
・・ベアリング、１９・・・・・・圧接用ナツト、２０
・・・・・・スペーサ、２１．２２・・・・・・圧接面
。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (2)
- １．縦一捩り複合圧電振動子をステータとして超音波振
動を励起させ、前記ステータに圧接されたロータを回転
させる超音波モータにおいて、前記ロータの圧接面を凸
状面とし且つその凸状面が圧接方向に対してばね手段を
形成するように前記ロータが中ぐりされていることを特
徴とする超音波モータ。 - ２．請求項１記載の超音波モータを駆動する超音波モー
タの駆動方法において、前記ロータおよびステータの圧
接力を調整して前記ロータの凸状面とステータ面との接
触面積を変えることにより、前記ロータおよびステータ
全体の縦振動の共振周波数を捩れ振動の共振周波数に一
致させて駆動することを特徴とする超音波モータの駆動
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325192A JP2615953B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 超音波モータとその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325192A JP2615953B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 超音波モータとその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168870A true JPH02168870A (ja) | 1990-06-28 |
| JP2615953B2 JP2615953B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=18174042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63325192A Expired - Lifetime JP2615953B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 超音波モータとその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615953B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102005967A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-04-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种频率控制转向的单驱动微型压电马达 |
| CN109951102A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种两自由度超精密压电驱动平台及其激励方法 |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP63325192A patent/JP2615953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102005967A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-04-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种频率控制转向的单驱动微型压电马达 |
| CN109951102A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种两自由度超精密压电驱动平台及其激励方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2615953B2 (ja) | 1997-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3297211B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH02168870A (ja) | 超音波モータとその駆動方法 | |
| JPH0724416A (ja) | 超音波振動子 | |
| JPH0514512B2 (ja) | ||
| JPH05344759A (ja) | 超音波モータ | |
| JP2601653B2 (ja) | 超音波振動子の波動整合方法 | |
| JPH0150196B2 (ja) | ||
| JP2638943B2 (ja) | 超音波モータおよびその駆動方法 | |
| JPH08163879A (ja) | 超音波振動子および超音波モータ | |
| JP2703927B2 (ja) | 超音波モータの駆動方法 | |
| JPH078912A (ja) | 超音波振動子 | |
| JPH02228275A (ja) | 超音波モータとその駆動方法 | |
| JPS63124784A (ja) | 超音波モ−タの駆動制御方法 | |
| JP2682035B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2870022B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP3297195B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH0522966A (ja) | 超音波モータ | |
| JPH02184274A (ja) | 超音波モータとその駆動方法 | |
| JPH06113565A (ja) | 超音波モータ | |
| JP2615892B2 (ja) | 超音波モータとその駆動方法 | |
| JP2658233B2 (ja) | 超音波モータとその駆動方法 | |
| JPH072031B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2541816B2 (ja) | 超音波圧電モ−タ | |
| JP2003111454A (ja) | 超音波モータ、及び超音波モータのステータ | |
| JPH0345174A (ja) | 超音波振動子及び超音波モータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080311 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090311 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |