JPH0260472A - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は超音波振動子を用いたモータに関すＢ。発明
の概要 この発明は超音波モータにおいて、 ロータに少くとも外周部に一周にわたる連続的な波形形
状の部分を備えた形状の波形部材を用い、かつロータを
収納するケーシング内に流体を充填させるようにしたこ
とにより、 流体中でロータか回転するので、摩耗、騒音をなくし、
かつ回転力へのエネルギー変換効率を向」ニすることが
できるようにしたものである。

Ｃ０従来の技術 近年、低速度で高トルクの発生が可能であるとして超音
波モータか開発され、実用に供されている。この超音波
モータは上記のように低速度領域で高トルクを発生する
特徴の他に磁界の発生かないことと、制御性か良いこと
が上げられている。

（日経エレクトロニクス、１９８７，６．１５［Ｎｏ、
４２３］参照） ０９発明か解決しようとする課題 −１−記のように超音波モータには種々な特徴があるけ
れとも、超音波モータは移動体（ロータ）をの問題かあ
る。

この発明の目的は流体内でロータを回転させて摩耗と騒
音をなくするようにした超音波モータを得ることにある
。

Ｅ９課題を解決するための手段 この発明は流体か充填されたケーシング内に少くとも外
周部に一周にわたる連続的な波形形状の部分を備えた形
状の波形のロータを収納し、ケーシング外壁にロータを
挟んで一対の圧電体振動子を複数個円周−Ｌに配設し、
複数の圧電体振動子に周期的に電圧を印加させてロータ
を回転させ、そのロータの出力軸をケーシング外部に導
出させるようにしたことを特徴とするものである。

Ｆ　作用 ロータを挟んで配設された一対の圧電体振動子の一方の
振動子と他方の振動子に電圧を印加させる際、一定の位
相差を持たせて印加させる。これによって発生した流体
の圧力波か波形のロータに当る。このとき、ロータか波
形に形成されているため、圧力波か大きくなったときと
、小さくなったときにロータに当るためにロータを回転
させる力か生しる。以下一対の圧電体振動子に所定の位
相差を持たせて電圧を印加すれば、電圧印加速度に比例
してロータは回転する。

Ｇ　実施例 以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明するに当
たり、まず超音波モータの基本原理について述べる。

第４図に示すようにビー力４の内底面に圧電体振動子２
を配設して、ビー力４に水などの液体５を満す。次に圧
電体振動子２を超音波振動させると、液面１が図示のよ
うに山のように盛り上る。

これは超音波振動によって指向性の強い圧力波が作用す
るためである。次にこの現象を第５図に示す構成に適用
する。第５図に示すようにビー力４の内底面に圧電体振
動子２ａ、２ｂ、２ｃを複数等間隔に並へて（１直線上
でも円周−ヒてもよい）、圧電体振動子２ａ→２ｂ→２
ｃという順番に位相差を設けて圧電体振動子に超音波振
動電圧を加える。すると図示のように、順次液面３ａ−
→３ｂ→３ｃが盛り上がる。なお、第４図に示したもの
は加湿器用の水の霧化用として使用されている。

次に第６図Ａに示すように液中で一定間隔を隔て配設さ
れた２枚の板体３Ａ、３Ｂに圧電体振動子２ａ〜２ｆと
２ａａ〜２ｆｆを固定させる。これら圧電体振動子２ａ
〜２ｆと２ａａ〜２ｆｆは対向配置され、その間には図
示のようなサインカーブ状の波板６を液中に浮かべる。

このように配置された圧電体振動子２ａ、２ｆと２ｃｃ
、２ｄｄに超音波電圧を印加させると、図中の細い矢印
７方向に圧力波が発生して、波板６の曲部６ａに当る。

この圧力波のために波板６は太い矢印８方向に移動され
る力か生しる。このため、波板６は第６図Ｂに示す位置
に移動する。

第６図Ｂのように波板６か移動したなら、次に圧電体振
動子２ｂと２ｄｄ、２ｅｅ、２ｆｆに超音波電圧を印加
する。すると波板６は第６図Ｃに示す位置に達する。こ
こて、同様に、圧電体振動子２Ｃと２ｅｅ、２ｆｆに超
音波電圧を印加すると、波板６は図示太い矢印８方向に
移動する。このようにして波板６は図示右方向に移動さ
れる。

次に上記の基本原理を用いたこの発明の一実施例につい
て述へる。

上記波板６の運動を連続的な回転運動にするには第１図
から第３図に示すように構成する。第１図において、１
１は内部にシリコンオイル等の熱伝導率が高く、潤滑性
の高い流体か充填されたケーシングて、このケーシング
１１は中央部で２つに分割できる構成になっている。ケ
ーシング１１内には詳細を第２図および第３図に示す波
形形状のロータ１２を収納する。このロータ１２はサイ
ンカーブを一周させて閉じた形状のもので、中央部には
回転軸１３．１／Ｉか形成され、ケーシング１１に設け
られたシールタイプの軸受１５，１．６により回転自在
に支持されている。１７ａ〜１７ｆと１８ａ〜１８ｆは
ケーシング１１内にロータ１２を挟んて対向配置された
圧電体振動子で、これら振動子＋７ａ　〜＋７ｆと１８
ａ〜１８ｆは第２図に示すように円周上に一定の間隔を
隔て並べられる。なお、圧電体振動子１７８〜１７ｆと
１８ａ〜１８ｆとしては大きな発生力と、変位量の大き
な積層型圧電アクチュエータを用いると効率か良い。ま
た、圧電体振動子１７ａ〜］、　７　ｆと１８ａ〜１．
８　ｆは超音波振動を用いるために、振動子面ｌ−にキ
ャビテーションか生しるので、この侵食に耐えるように
、振動子面上にＮ１またはＴｉのメツキあるいは板２０
を設ける。１９はケーシング１１の組立用のねしである
。

」−記のように構成した実施例において、ロータ１２を
回転させるには次のようにして圧電体振動子１７ａ　〜
１７ｄと１８ａ〜１８ｆに電圧を印加する。この電圧印
加時、第３図に示すようにロータ１２の山と谷の位置に
圧電体振動子１７ｂ、１８ｂおよび１７ｅ、１８ｅかあ
るとする。このような位置に圧電体振動子かあるときの
電圧印加の順序は次のようになる。

圧電体振動子１７ａ〜１７ｆの場合は、１７ａ。

］、　７　ｂ→１７ｂ、　　１７Ｃ→１７ｃ、　　１７
ｄ→１７ｄ　　１７ｅ−＞１７ｅ、　　１７ｆ→１．７
ｆ、　　１７ａ（以下同様に繰り返す）のように印加す
る。また、圧電体振動子１８ａ−１８ｆの場合は、１８
ｄ。

１８ｅ→１８ｅ、１８ｆ→１８ｆ、１８ａ→１８ａ、１
８ｂ→１８ｂ、１８ｃｍ”１８ｃ、１８ｄ（以下同様に
繰り返す）のように印加する。

上記の順序で電圧を印加することにより、基本原理で述
べたようにロータ１２に圧力波か作用して、ロータ１２
は回転される。このときの回転速度は電圧印加速度に比
例する。なおローター１２の形状はサインカーブを複数
局させてもよく、または正確なサインカーブ以外の波形
形状としてもよい。

Ｈ発明の効果 以上述へたように、この発明によれば、軸受以外に接触
部分がなく、かつ流体中でロータが回転する構成である
から、摩耗や騒音がない。また、圧電体振動子を使用す
るため、発熱が小さくかつ小型軽量化を図ることかでき
る。さらに、電圧印加速度に比例してロータを回転させ
ることかできるので、ロータの可変速が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は断面図、第２図は分解斜視図、第３図はロータ
の平面図、第４図から第６図Ａ。 Ｂ、Ｃはこの発明の基本原理を説明する構成説明図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　流体が充填されたケーシング内に少くとも外周
   部に一周にわたる連続的な波形形状の部分を備えたロー
   タを収納し、ケーシング内壁に前記のロータの波形形状
   の部分を挟んで一対の圧電体振動子を複数対円周上に配
   設し、複数の圧電体振動子に周期的に電圧を印加させて
   ロータを回転させ、そのロータの出力軸をケーシング外
   部に導出させるようにしたことを特徴とする超音波モー
   タ。