JPH02223389A - ステッピングモータ及びその駆動方法 - 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］ この発明は、圧電体における厚み滑り効果を利用してこ
れを回転力に変換するステッピングモータ及びその駆動
方法に関する。

［従来の技術］ セラミックス等の誘電体に電圧を加えると変位する圧電
現象を利用した圧電素子を用いて超音波モータが開発さ
れている。第１６図に示すものは、縦振動を生じる圧電
素子１０１と捩り結合子１０２とが一体になって構成さ
れた捩り振動子１０３を用いた超音波モータを示すもの
である。この結合子１０２は、第１７図に示すように圧
電素子ｌＯ１に隣接された共振体１０４に形成された突
起１０５と溝１０６をもって嵌合する円板体１０７であ
り、溝１０６の他面に溝１０６に対して傾斜する突起１
０８が形成されており、共振体１０４の軸方向の伸縮に
伴う円板体１０７の撓みによって突起１０８が径方向に
捩れる出力を取り出すようにしている。このような捩、
り振動子を図示するようにロータ１０９に圧接させるこ
とにより、ロータ１’０９には常に一方向のみの回転が
伝達される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような構成の超音波モータにおい
ては、捩り結合子１０２が共振体１０４の伸縮を撓みに
変換する構成となっているので、その共振状態でのみ使
用が可能である。従って、変位量は大きくとれるものの
、極微小の回転量を細かく制御するステッピングモータ
として使用するには不向きであった。

この発明は、電源の電圧や周波数を変えることによって
回転変位や速度の細かい制御を行うことができるような
ステッピングモータ及びその駆動方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記のような課題を解決するために、この発明は、相対
的に捩り変位する１対の円筒外周面を有する積層型捩り
アクチュエータと、この積層型捩りアクチュエータを所
定の間隙をあけて囲む筒状の固定部材と、この固定部材
と上記積層型捩りアクチュエータの一方の円筒外周面と
の間に設けられその伸縮により上記積層型捩りアクチュ
エータと固定部材とを接離する第１の縦振動素子と、上
記固定部材と上記積層型捩りアクチュエータの他方の円
筒外周面との間に設けられ、上記第１の縦振動素子と逆
位相で伸縮振動して上記積層型捩りアクチュエータと固
定部材とを接離する第２の縦振動素子とを備えてなるス
テッピングモータである。そして、上記第１の縦振動素
子および第２の縦振動素子の一方または双方は、円筒状
に形成することが好ましい。

また、この発明は、積層型捩りアクチュエータとこれに
近接する対向部材とを互いに相対回転自在ニ設け、積層
型捩りアクチュエータと対向部材と間にその伸縮により
上記積層型捩りアクチュエータと対向部材とを接離する
第１の縦振動素子を設けるとともに、この対向部材に近
接する固定部材との間に、上記第１の縦振動素子と逆位
相で伸縮振動して対向部材と固定部材とを接離する第２
の縦振動素子を設けたステッピングモータである。

そして、上記第１の縦振動素子および第２の縦振動素子
の一方または双方も、円筒状に形成することが好ましい
。さらに、上記積層型捩りアクチュエータと対向部材と
は、該積層型捩りアクチュエータと対向部材との間の寸
法を規制する連結体によって相対回転自在に連結するこ
とが好ましい。

さらにまた、上記固定部材は、上記積層型捩りアクチュ
エータに対して逆位相で捩り振動する第２の積層型捩り
アクチュエータで構成することが好ましい。

さらに、この発明は、積層型捩りアクチュエータとこれ
に近接する対向部材とを互いに相対回転自在に設け、積
層型捩りアクチュエータと対向部材と間にその伸縮によ
り上記積層型捩りアクチュエータと対向部材とを接離す
る第１の縦振動素子を設けるとともに、この対向部材に
近接する固定部材との間に、上記第１の縦振動素子と逆
位相で伸縮振動して対向部材と固定部材とを接離する第
２の縦振動素子を設けたステッピングモータを用いて、
Ｌ記積層型捩りアクチュエータおよび第１の縦振動素子
を上記積層型捩りアクチュエータの共振周波数で振動さ
せ、その際に第２の縦振動素子を停上状態または上記積
層型捩りアクチュエータと対向部材とを離した状態に保
持することを特徴とするステッピングモータの駆動方法
である。

なお、上記積層型捩りアクチュエータとは、平板状の圧
電素子片を分極方向が同心円の接線に沿うように平面配
置し、この圧電素子片の両側に電極板を設けて捩り素子
を構成し、この捩り素子を多層に重ねて配置したもので
ある。これは、圧電体に分極方向に直交する方向から電
場をかけると分極方向を含む面内において滑り変形する
いわゆる厚み滑り効果を利用したものである。

［作用］ このような構成の圧電モータにおいては、捩り素子積層
型捩りアクチュエータに電圧を付加すると、捩り素子が
捩り変形を起こす。電源が直流である場合には所定角度
板れたところでつり合い、この角度は電圧に比例する。

交流である場合には捩り素子は振動するが、この振幅は
電圧に比例し、また振動数は電源周波数に比例するから
、回転速度は電圧と周波数の積に比例することになる。

この振動は、縦振動型圧電素子によって固定部材に伝達
されるが、この縦振動型圧電素子を積層型捩りアクチュ
エータと同じ振動数で伸縮させることにより、積層型捩
りアクチュエータの一方のみの回転が固定部材に伝達さ
れ、その反作用で積層型捩りアクチュエータ自体が回転
して、外部に回転出力として取り出される。これにより
、ｌステップずつの回転が可能になり、この回転数は電
源の電圧及び周波数の積に比例する。

また、積層型捩りアクチュエータに近接する対向部材を
設けたステッピングモータにおいては、積層型捩りアク
チュエータの振動が縦振動型圧電素子によって対向部材
に伝達されるが、この縦振動型圧電素子を積層型捩りア
クチュエータと同じ振動数で伸縮させることにより、積
層型捩りアクチュエータの一方向のみの回転が対向部材
に伝達されることになり、対向部材から外部に回転出力
として取り出される。これにより、ｌステップずつの回
転が可能になり、この回転数も電源の電圧及び周波数の
積に比例する。

さらに、ステッピングモータの駆動方法においては、積
層型捩りアクチュエータを共振状態で使用することによ
り、積層型捩りアクチュエータの捩り振動と、第１の縦
振動素子の縦振動とが合成されて、対向部材を駆動する
ための楕円状の進行波が生じる。このためステッピング
モータを高速で連続的に回転駆動することが可能になる
。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１実施例 第１図ないし第６図を参照してこの発明の第１実施例に
ついて説明する。

第１図ないし第３図において、ｌは筒状の積層圧電体で
あり、その両端にはアルミニウム等からなる円筒外周面
を有する円板状の端板２　ａ、　２　ｂが配され、積層
圧電体ｌを挿通する連結ボルト３により連結されて積層
圧電体ｌを一定の力で押圧している。

上記積層圧電体１は、第２図及び第３図に示すように、
圧電素子片４からなる圧電セラミックス層５と電極板６
とが交互に積層されて構成されており、圧電素子片４は
中心孔を有する円板を８分割した形状に構成されている
。この圧電素子片４は、ＰＺＴなどの圧電セラミックス
からなり、その両側端面から高電圧をかけることにより
、はぼ上記内の周方向に沿って矢印゛ａの向きに分極さ
れており、各圧電素子片４の分極方向は同じ向きになる
ように配置している。

上記電極板６は圧電セラミックス層５の両側に導電性を
持つ接着剤により接合されており、この圧電セラミック
ス層５と電極板６，６とが捩り素子７の単位を構成して
いる。この実施例では、セラミックス層５と電極板６と
が交互に配置され、捩り素子７が４層に重ねられた構成
になっている。

そして、隣り合う圧電セラミックス層５の分極の向きは
交互に逆になっており、電極板６への電源の配線は１つ
置きに連絡されて、隣接する圧電セラミックス層５にお
いては、分極する方向と電源の接続の向きが双方とも逆
となっている。

このように構成された積層型捩りアクチュエータＡの端
板２　ａ、　２　ｂの外周面には、それぞれ対向する位
置に一対の縦振動圧電素子８　ａ、　８　ｂが突出して
取り付けられており、各縦振動圧電素子８ａ。

８ｂは、適当な交番電流を付与することにより、軸方向
に伸縮するようになっている。この伸縮の振動の位相は
互いに１８０度異４るており、一方の縦振動圧電素子８
ａが伸びているときには他方の縦振動圧電素子８ｂは縮
んでいる。そして、この振動の周波数は、積層型捩りア
クチュエータＡに付与される電源の周波数と等しくなる
ように設定されている。

積層型捩りアクチュエータＡの外方には、内径が上記縦
振動圧電素子８ａの両端距離にほぼ等しくなるように設
定された円筒体（固定部材）９が固設されている。また
、一方の端板２ａにはその中央に出力軸１０が突出して
形成されており、この出力軸１０には円筒体９の底板１
１に固定された軸受（図示略）によって軸方向への移動
を規制された状態で回転自在に支持されている。

端Ｋ　２　ａ、　２　ｂの素材にアルミニウム、圧電素
子片４の素材セラミックスにＰＺＴ、電極板６にリン青
銅をそれぞれ用いて、１枚の圧電セラミックスの厚さ１
　、５　ｍｌ１１、直径を４０１１１ｆｆｉφ、積層圧
電体ｌの厚さ７．５ｍｍ、端板２の厚さ５Ｉ、直径６０
ＩＩＩＩｌφとした圧電アクチュエータＡについて、電
源電圧をＯ〜５００Ｖ、０−１０００Ｖ（７）範囲で変
化させたときに第４図に示すように、また、−５００〜
＋５００ｖ、−１０００〜＋１０００ｖの範囲で変化さ
せたときに第５図に示すようになった。そして、この変
位量をもとに、端板２　ａ、　２　ｂの間の捩りの角度
、１枚の捩り素子７の歪み角率を算出した結果を第１表
に示す。

第１表 このグラフに示されるように、変位量は電源電圧の変化
に対して一定のヒステリ／スを持つもののほぼ直線的に
変化する。この変位量は、図及び表に示すように、電圧
変化に対して非常に微小である。

なお、この圧電セラミックスの素材であるＰＺＴは、そ
の厚み滑り定数ｄｌｓが４６０Ｘ１０−”■／Ｖである
が、圧電セラミックスとしてこの定数（Ｌｓの大きい柔
軟な素材を使用することにより、電圧に対する変位量を
大き′いアクチュエータを製造することかできる。

次に、上記のように構成されたステッピングモータの作
用を説明する。

積層型捩りアクチュエータＡに適当な周波数の交番電圧
を付与すると、一方の端板２ａは他方の端板２ｂに対し
て、第６図（イ）のように捩り振動する。そこで、各縦
振動圧電、素子８　ａ、　８　ｂに、それぞれ積層型捩
りアクチュエータＡと同周波数で同位相及び１８０度異
４るような交番電圧を付与すると、端板２　ａ、　２　
ｂは円筒体９に対して交互にクランプされる。すなわち
、第６図（ロ）に示すように、第６図（イ）の１の段階
においては上側の端板２がクランプされており、下側の
端板２及び出力軸ｌＯが回転する。Ｈの段階においては
下側の端板２がクランプされており、上側の端板２のみ
が回転する。出力軸ｌＯは常に一定方向に回転し、その
回転量は、積層型捩りアクチュエータＡ及び縦振動圧電
素子に付与されるパルスに比例するからステッピングモ
ータとして機能する。このステッピングモータにおいて
は、回転角度は上記の積層型捩りアクチュエータＡの特
性からして非常に微小でかつ高トルクを発生することが
できる。また、摩擦を介して駆動しているので、停止精
度も良い。そして、パルス当たりの回転角度が付与する
電源の電圧に比例するので、回転角度の調整が容易であ
り、従って、小型の電子機器における駆動源として好適
である。

第２実施例 第７図及び第８図に示すのは、この発明の第２実施例を
示すもので、上記の第１実施例においては積層型捩りア
クチュエータＡに出力軸が取り付けられていたのに対し
て、出力軸が別体になっているものである。

すなわち、積層型捩りアクチュエータＡの下側の端板２
１には高さが上側端板２２の上面までの高さにほぼ等し
い筒状の周壁（固定部材）２３が形成されている。積層
型捩りアクチュエータＡの中心軸２４は端板２１，２２
を挿通しており、ナツト等（図示略）により両者を押圧
して積層圧電値りを加圧するとともに、さらに上下に延
長されている。そして中心軸２４には上記周壁２３の外
径とほぼ等しい径の円板状のロータ（対向部材）２５が
設けられ、中心軸２４の下端と端板２１の下面のばね受
け２６　ａ、　２６　ｂとの間に張設された伸性部材（
コイルばね）２６ｃによりロータ２５が下方に付勢され
ている。上側端板２２の上面には、第１の縦振動圧電素
子２７が伸縮方向が上下になるように、周方向等間隔に
（例では３個）配置され、接着剤などで固定されている
。また、周壁２３の上面には周方向で第１の縦振動圧電
素子２７に対向する位置にそれぞれ第２の縦振動圧？（
Ｕ素子２８が同様に取り付けられている。これらの縦振
動圧電素子２７．２８は、積層型捩りアクチュエータ八
と同周波数で、かつ互いに１８０度異４る位相の電源を
付与されるようになっている。また、ロータ２５の上面
にはスペーサ２９及び連結部材３０を介して出力軸３１
が設けられている。

この第２の実施例のステッピングモータの作動を、第９
図（イ）ないしく二）の原理図に基づいて説明する。

積層型捩りアクチュエータＡの矢印Ｃ（同図（ロ）参照
）方向への捩りと第１の縦振動素子２７の伸びとが同期
しており、このときにロータ２５と端板２２が接続され
て積層型鉄リアクチュエータＡの変位が伝達される。積
層型捩りアクチュエータＡが矢印Ｄ（同図（ニ）参照）
のように逆方向へ変位するときには第１の縦振動素子２
７は収縮し、第２の縦振動素子２８が伸張しているから
、ロータ２５は周壁に接続されて移動を阻止される。す
なわち、ロータ２５には積層型捩りアクチュエータへの
一方向のみの捩りが伝達され、その変位は電源のパルス
の数に対応する。また、積層型捩りアクチュエータＡの
振幅が電源の電圧に比例することも第１の実施例と同様
である。

第１縦振動圧電素子２７にピーク間７０Ｖの交番電圧と
直流バイアスＩＯＶ、第２縦振動圧電素子２８に同８０
Ｖの交番電圧と直流バイアス４０■、積層型捩りアクチ
ュエータＡに同４００■の交番電圧を加えた。位を目は
縦振動圧電素子２７２８どうしは１８０度、積層型捩り
アクチュエータ八と縦振動圧電素子２７．２８とは±９
０度異４るように設定した。また、コイルばね２６ｃの
圧力は６４　ｋｇｒに設定した。このときの駆動電源周
波数と回転速度の関係を第１０図に示す。また、同条件
で周波数をｌ　Ｑ　Ｈｚとし、積層型捩りアクチュエー
タに付与する会計電源の電圧を変化させたときの回転速
度の変化を第１Ｉ図に示す。

この例においては、上述した第１実施例に比較して、縦
振動圧電素子２７．２８の振動が拘束されていないので
、その振動周波数が例えば共振周波数のように高（なっ
ても縦振動圧電素子２７゜２８に過剰な応力が作用して
破損するという事故が起きにくい。従って、ステッピン
グモータとしてだけでなく、端板に共振体を付設するな
どしてその共振周波数で駆動して回転速度の向上を図る
ことができ、また、コイルばね２６ｃの押圧力を調整し
て作動条件をより適切なものに設定することができるな
どの利点がある。すなわち、積層型捩りアクチュエータ
Ａを共振状態で使用し、この振動数に第１の縦振動圧電
素子の振動数を一致させることにより、積層型捩りアク
チュエータＡの捩り振動と、第１の縦振動素子２７の縦
振動とが合成されて該第１の縦振動圧電素子２７の上面
に楕円状の進行波が生じる。このため、第２の縦振動圧
電素子２８の振動を停止させるか、該第２の縦振動圧電
素子２８を圧縮状態に変位させることによって、ロータ
２５が高速で回転するようになる。

第３実施例 第１２図ないし第１３図を参照してこの発明の第４実施
例を説明する。ただし、第７図に示す第２実施例の構成
要素と共通する要素には同一の符号を付しその説明を簡
略化する。

この実ｍ　例のステッピングモータは、第２実施例のス
テッピングモータに対して、縦振動圧電素子の形状が異
なるものである。

すなわち、第１の縦振動圧電素子３７は、その外周面が
積層型捩りアクチュエータＡの上端の外周面にほぼ一致
する形状の円筒に形成され、第２の縦振動圧電素子３８
は、その内周面が周壁２３の内周面にほぼ一致する形状
の円筒に形成されている。

上記のように構成された第３実施例のステッピングモー
タにおいては、第２実施例の柱状の縦振動圧電素子に比
べて、積層型捩りアクチュエータＡからロータ２５ヘト
ルクを伝える際の剛性が極めて高くなる。このため、ト
ルクの負荷に対する第１の縦振動圧電素子３７および第
２の縦振動圧電素子３８のたわみがきわめて少なくなる
。

上記のように構成された実施例のステッピングモータに
よれば、第１の縦振動圧電素子３７および第２の縦振動
圧電素子３８のたわみがきわめて少なくなるから、積層
型捩りアクチュエータＡの捩り角度にほぼ一致する角度
でロータ２５を回転させることができ、ロータ２５の回
転速度の向上を図ることができるとともに効率の向ｔを
図ることができる。

なお、上記各縦振動圧電素子３７．３８を、第２実施例
の各縦振動圧電素子２７．２８に適用してもよいことは
いうまでもない。

筆」Ｊし１刺 第１４図を参照してこの発明の第４実施例を説明する。

ただし、第７図に示す第２実施例の構成要素と共通する
要素には同一の符号を付しその説明を簡略化する。

この実施例のステッピングモータは、第２実施例のステ
ッピングモータに対して、中心軸２４の下端部の連結部
の構造が異なっている。

すなわち、中心軸（連結体）２４の下端部は、第２の連
結部材３６を介して端板２１の下面に連結されている。

連結部材３６は、中心軸２４の引張り荷重を受けて、該
中心軸２４を回転自在に支持するスラストベアリング３
６ａと、中心軸２４の下端部に螺合されて、中心軸２４
の引張り荷重をスラストベアリング３６ａに伝える固定
す・ノド３６ｂとを備えたものである。また、連結部材
３０は、中心軸２４の上端部をスペーサ２９の上面に連
結するものであり、中心軸２４の引張り荷重を受けて、
該中心軸２４を回転自在に支持するスラストベアリング
３０ａと、中心軸２４の上端部に螺合されて、中心軸２
４の引張り荷重をスラストベアリング３６ａに伝える固
定す・ノド３０ｂとを備えたものである。

上記のように構成された第４実施例のステッピングモー
タにおいては、固定ナツト３０ｂおよび固定ナソ）３６
ｂの螺合位置を調整することにより、ロータ２５の下面
と、端板２２のＬ面および周壁２３の上端面との間の寸
法が所定の寸法に設定される。

したがって、この実施例のステッピングモータによれば
、ロータ２５の下面と、端板２２の上面および周壁２３
の上端面との寸法が所定の寸法に保持されるから、低周
波から高周波に至る周波数の領域で、縦振動圧電素子３
７．３８がロータ２５の下面に接離し、その際のロータ
２５に対する縦振動圧電素子３７．３８の押し付は力が
ほぼ一定になる。このため、たとえば、スプリングの弾
性力によってロータ２５を縦振動圧電素子３７．３８に
押し付ける場合には、周波数を高（した際に、スプリン
グの伸縮が各縦振動圧電素子３７．３８の伸縮に追従で
きなくなり、見かけ上、スプリングの押し付は力が小さ
くなって、トルクが小さくなることがあるが、この欠点
を本実施例のステッピングモータは解消することができ
る。

なお、この実施例の連結部材３６を第２実施例および第
３実施例のステッピングモータに適用してもよいことは
いうまでもない。

策１嵐湾 第１５図を参照してこの発明の第５実施例を説明する。

ただし、第７図に示す第２実施例の構成要素と共通する
要素には同一の符号を付しその説明を簡略化する。

この実施例のステッピングモータは、第２実施例のもの
に対して、周壁（固定部材）の構造が異なっている。

すなわち、周壁は、端板２１の上面外周部に設けられた
円筒状の積層圧電体４１と、この積層圧電体４１の上端
面に同軸状に連結されたアルミニウム等からなる円筒状
の環状体４２とを備えた第２の積層型捩りアクチュエー
タＢによって構成されたものであり、この環状体４２の
上端面の位置が、端板２２の上面の位置にほぼ一致する
ように形成されている。

上記のように構成された第５実施例のステッピングモー
タにおいては、積層型捩りアクチュエータＡと第２の積
層型捩りアクチュエータＢとに、１８０度位相の異なる
ような交番電圧を付与する。

そして、各縦振動圧電素子２７．２８には、積層型捩り
アクチュエータＡ、Ｂが矢印Ｅ方向にねじられた際に、
伸び方向の電圧を付与し、反矢印Ｅ方向にねじられた際
に、縮み方向の電圧を付与する。そうすると、積層型捩
りアクチュエータＡが矢印Ｅ方向にねじられた際には、
第１の縦振動圧電素子２７が伸びてロータ２５と積層型
捩りアクチュエータＡとが接続され、その際、第２の積
層型捩りアクチュエータＢは、第２の縦振動圧電素子２
８が縮められてロータ２５から離れた状態で反矢印Ｅ方
向にねじられる。また、積層型捩りアクチュエータＡが
反矢印Ｅ方向にねじられた際には、第１の縦振動圧電素
子２７が縮められてロータ２５から離れた状態になり、
その際、第２の積層型捩りアクチュエータＢは、第２の
縦振動圧電素子２８が伸ばされてロータ２５に接続され
た状態で矢印Ｅ方向にねじられる。すなわち、ロータ２
５は、交互に矢印Ｅ方向にねじられる積層型捩りアクチ
ュエータＡ、Ｂによって回転する。

したがって、上記この実施例のステッピングモータによ
れば、積層型捩りアクチュエータＡを一つしか有してい
ないものに比べて、ロータ２５の回転速度をほぼ２倍に
増加させることができる。

なお、第２実施例または第３実施例または第４実施例の
周壁２３を、この実施例の第２の積層型捩りアクチュエ
ータＢで構成してもよいことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上詳述したように、請求項１の発明においては、相対
的に捩り変位する１対の円筒外周面を有する積層型捩り
アクチュエータと、この積層型捩りアクチュエータを所
定の間隙をあけて囲む筒状の固定部材と、この固定部材
と上記積層型捩りアクチュエータの一方の円筒外周面と
の間に設けられその伸縮により上記積層型捩りアクチュ
エータと固定部材とを接離する第１の縦振動素子と、上
記固定部材と上記積層型捩りアクチュエータの他方の円
筒外周面との間に設けられ、上記第１の縦振動素子と逆
位相で伸縮振動して上記積層型捩りアクチュエータと固
定部材とを接離する第２の縦振動素子とを備えているか
ら、積層型捩りアクチュエータの特徴を生かした、回転
速度の調整や位置の制御が容易で、高トルクのステッピ
ングモータを得ることができる。

また、請求項２の発明においては、積層型捩りアクチュ
エータとこれに近接する対向部材とを互いに相対回転自
在に設け、積層型捩りアクチュエータと対向部材との互
いに対向する面間にその伸縮により上記積層型捩りアク
チュエータと対向部材とを接離する第１の縦振動素子を
設けるとともに、この対向部材に近接する固定部材との
間に、上記第１の縦振動素子と逆位相で伸縮振動して対
向部材と固定部材とを接離する第２の縦振動素子を設け
たことにより、積層型捩りアクチュエータの特徴を生か
した、回転速度の調整や位置の制御が容易で、高トルク
のステッピングモータを得ることができる。

さらに、請求項３の発明においては、第１の縦振動素子
および第２の縦振動素子の一方または双方を、円筒状に
形成しているから、各縦振動素子の剛性を向上させるこ
とができ、よって回転速度の向上および効率の向上を図
ることができる。

さらにまた、請求項４の発明においては、積層型捩りア
クチュエータと対向部材との間の寸法を規制する連結体
を設けているから、低周波から高周波に至る振動数の領
域で、はぼ一定の力で縦振動素子を対向部材および積層
型捩りアクチュエータに押し付けることができる。した
がって、周波数が高くなるにしたがってトルクが低下す
る現象をほぼ防止することができる。

また、請求項５の発明においては、固定部材を、積層型
捩りアクチュエータに対して逆位相で捩り振動する第２
の積層型捩りアクチュエータで形成しているから、積層
型捩りアクチュエータが逆方向にねじられている際に、
第２の積層型捩りアクチュエータが正方向にねじられる
ことになる。すなわち、第２の積層型捩りアクチュエー
タの捩り角によっても対向部材を回転駆動することがで
きるから、対向部材をほぼ２倍の速度で回転することが
できる。

さらに、請求項６の発明においては、共振振動を利用し
たエネルギー効率の高い駆動モータとすることができる
とともに、ステッピングモータを高速回転で利用するこ
とができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例のステッピングモータ
を示す斜視図、第２図は圧電素子片の分極の状況を示す
図、第３図は第１図の断面図、第４図及び第５図は積層
型捩りアクチュエータの電圧と変位の関係を示すグラフ
、第６図は回転のメカニズムを示す図、第７図はこの発
明の第２の実施例のステッピングモータを示す図、第８
図は第７図の■−■断面図、第９図はその回転のメカニ
ズムを示す図、第１Ｏ図は駆動周波数と回転角速度の関
係を示すグラフ、第１１図は積層型捩りアクチュエータ
の印加電圧と回転角速度の関係を示すグラフ、第１２図
はこの発明の第３の実施例のステッピングモータを示す
図、第１３図は第１２図のＹ−Ｙ断面図、第１４図はこ
の発明の第４の実施例のステッピングモータを示す図、
第１５図はこの発明の第５の実施例のステッピングモー
タを示す図、第１６図及び第１７図は従来例の斜視図で
ある。 ９・・・・・・円筒体（固定部材）、 ２３・・・・・周壁（固定部材）、 ２４・・・・・・中心軸（２！結部材）、２５・・・・
・・ロータ（対向部材）、３６・・・・・・第２の連結
部材。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　相対的に捩り変位する１対の円筒外周面を有す
   る積層型捩りアクチュエータと、この積層型捩りアクチ
   ュエータを所定の間隙をあけて囲む筒状の固定部材と、
   この固定部材と上記積層型捩りアクチュエータの一方の
   円筒外周面との間に設けられその伸縮により上記積層型
   捩りアクチュエータと固定部材とを接離する第１の縦振
   動素子と、上記固定部材と上記積層型捩りアクチュエー
   タの他方の円筒外周面との間に設けられ、上記第１の縦
   振動素子と逆位相で伸縮振動して上記積層型捩りアクチ
   ュエータと固定部材とを接離する第２の縦振動素子とを
   備えてなることを特徴とするステッピングモータ。
2. （２）　積層型捩りアクチュエータとこれに近接する対
   向部材とを互いに相対回転自在に設け、積層型捩りアク
   チュエータと対向部材の間にその伸縮により上記積層型
   捩りアクチュエータと対向部材とを接離する第１の縦振
   動素子を設けるとともに、この対向部材に近接する固定
   部材との間に、上記第１の縦振動素子と逆位相で伸縮振
   動して対向部材と固定部材とを接離する第２の縦振動素
   子を設けたことを特徴とするステッピングモータ。
3. （３）　第１の縦振動素子および第２の縦振動素子のい
   ずれか一方または双方は積層型捩りアクチュエータの軸
   心を囲むように円筒状に形成されていることを特徴とす
   る請求項２記載のステッピングモータ。
4. （４）　積層型捩りアクチュエータと対向部材とは、該
   積層型捩りアクチュエータと対向部材との間の寸法を規
   制する連結体によって相対回転自在に連結されているこ
   とを特徴とする請求項２または３記載のステッピングモ
   ータ。
5. （５）　固定部材は、積層型捩りアクチュエータに対し
   て逆位相で捩り振動する第２の積層型捩りアクチュエー
   タで構成されていることを特徴とする請求項２または３
   または４記載のステッピングモータ。
6. （６）　請求項２ないし５のいずれかに記載のステッピ
   ングモータを駆動する方法において、積層型捩りアクチ
   ュエータおよび第１の縦振動素子を上記積層型捩りアク
   チュエータの共振周波数で振動させ、その際に第２の縦
   振動素子を停上状態または上記積層型捩りアクチュエー
   タと対向部材とを離した状態に保持することを特徴とす
   るステッピングモータの駆動方法。