JPH03178575A

JPH03178575A - 進行波型超音波モータ

Info

Publication number: JPH03178575A
Application number: JP1315058A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ichikawa; 聡市川; Masayuki Toda; 正之任田; Shigeki Yoshioka; 茂樹吉岡; Hideyuki Shibuya; 渋谷　秀幸
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1991-08-02
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817289B2

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、ステータの放熱性に改良が加えられた進行
波型超音波モータに関する。

（従来の技術〉進行波型超音波モータは、圧電素子に高周波電圧を印加
し、ステータ表面に超音波楕円振動を発生させ、加圧接
触するロータに回転運動を与えるものであり、従来の電
磁モータに比べて巻線がなく、構造が簡単で、しかも超
音波振動エネルギーを用いるため小型かつ低速回転で、
高トルクが得られ、また、摩擦力駆動のため、高応答、
制御性に優れるという利点があり、注目されている。

ところで、従来の進行波型超音波モータとしては、例え
ば特開昭６３−７３８８７号公報上記載のものが知られ
ている。

今、これを第４図を参照しながら説明すると、ｌはモー
タ装置本体３０のケースであり、２はカバーである。

弾性体３には圧電素子４を固着してあり、弾性体３及び
圧電素子４によりステータ５を構成している。

また、リング６にはスライダ７を固着してあり、口、−
夕８を構成している。

このロータ８は、ゴム体９をはさんで１１１１バネ１０
の加圧力によってステータ５に押し付けられ、シャフト
１１と一体で回転するようになっている。

なお、加圧力はシム１２の厚みを適当に選んて２Ｉ整し
てからスナップリング１３によって保持するため、極め
て容易に調整できる。

また、前記ゴム体９はロータ８に発生している弾性振動
がシャフト１１に伝わることを防止する振動吸収効果を
もたせている。１４．１５はベアリングである。

一方、この例では、ステータ５は図示しである断面形状
から判るように、カバー２に固定する部分とロータ８が
加圧接触する部分を除き薄肉の円板状とされ、ステータ
５の共振周波数による圧電素子４の励振時に、ステータ
５のカバー２への固定による振動の減衰を最少限に押さ
えるよう構成されている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、この種の超音波モータのステータは、モータ
を駆動すると発熱し、この熱を効率よく放熱する必要が
ある。

この発熱の原因については、（１）超音波モータが摩擦駆動であるため、その摺動面
における摩擦熱に起因するものと、　（２）圧電素子に
電力を投入することによって発生する圧電素子の内部損
失に起因するものとがあるが、（２）の圧電素子の内部
損失に起因するものがほとんどである。

しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、圧電素
子４で発生した熱はステータ５からカバー２、ケース１
へと伝導、放熱されることになるが、ステータ５はロー
タ８が加圧接触する部分とカバー２に固定する部分を除
き薄肉の円板状とされているので、圧電素子４で発生し
た熱の放熱が不十分であり、例えば自動車のように環境
温度の上限が激しいものに適用する場合、圧電素子４の
温度がかなり高温になってしまい、このため圧電素子４
と弾性体３を接着しているエポキシ系の接着剤が軟化し
てしまい、ｒｆ電素子４の振動を有効に弾性体３に伝達
できず、モータがストップしてしまう場合もあるという
不具合があった。

この発明は、上記の如ぎ課題に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ステータの放熱性を改善する
ことによって、圧電素子の振動を常に有効に弾性体に伝
達でき、モータをストップさせることのない進行波型超
音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）この発明は、上記の如き課題を解決するために、モータ
装置本体のカバーに固定される部分とロータが加圧接触
される部分との間に薄肉の円板状部分を有するステータ
を備えた進行波型超音波モータにおいて、」１記カバーとステータの上記薄肉円板状部分との間の
空隙部に良熱伝導性のヒートシンカーが充填されること
を特徴とする。

（作用）この発明では、ステータの薄肉円板状部分とカバーとの
間の空隙部に、熱伝導性に優れたヒートシンカーを充填
するので、ステータの圧電素子部で発生した熱はヒート
シンカーを介して直接にカバー側に伝達され、ステータ
の放熱性が高くなる。

（実施例の説明）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

なお、上記従来例の説明にｍいたものと同−構成部制に
は同一符号を付して説明する。

第１図は、この発明が適用された第１の実施例の断面図
である。同図において、１はモータ装置本体３０のケー
スであり、２はカバーである。

弾性体３には、圧電素子４が図示しないエポキシ系の接
着剤で接着してあり、弾性体３及び圧電素子４によって
ステータ５を構成している。このステータ５は、図示し
である断面形状から判るように、カバー２に固定する部
分とロータ８が加圧接触する部分を除き薄肉の円板状と
されている。

また、リング６にはスライダ７が固着してあり、ロータ
８を構成している。このロータ８はゴム体９を挾んで皿
バネ１０の加圧力によってステータ５に押し付けられ、
シャフト１１と一体で回転するようになっている。

なお、加圧力はシム１２の厚みを適当に選んで調整して
からスナップリング１３によって保持するため、極めて
容易に調整できる。

また、上記ゴム体９は、ロータ８に発生している弾性振
動がシャフト１１に伝わることを防止する振動吸収の効
果をもたせている。なお、１４゜１５は、ベアリングで
ある。

一方、この実施例では、ステータ５とカバー２間の空Ｉ
！ｌλ部であって、ステータ５のカバー２に固定する部
分とロータ８が加圧接触する部分の間の薄肉円板状部分
には、ヒートシンカーとして熱伝導性の良好なシリコン
グリース２０が充填されている。

第１の実施例は上記の如く構成されているが、次にその
作用を説明する。モータの駆動によりステータ５の圧電
素子４で発熱があると、一部の熱は従来の如く、ステー
タ５の薄肉円盤状部分からカバー２への固定部分を介し
てカバー２．ケース１へと伝導、放熱されるが、この実
施例ではステータ５とカバー２の空隙部であってステー
タ５のカバー２に固定する部分とロータ８が加圧接触す
る部分の間の薄肉円盤状部分には熱伝導性の良好なシリ
コングリース２０が充填されているので、多くの熱はシ
リコングリース２０を介して直接カバー２に伝達される
。このため、圧電素子４で発生した熱の放熱効果が向上
し、圧電素子４と弾性体３間に介挿された接着剤層の温
度上昇を押さえることができ、超音波モータの温度限界
を高めることができる。

なお、従来例において、ステータ５のロータ８が加圧接
触される部分とカバー２に固定する部分間に薄肉部分を
設けたのは、ステータ５の共振周波数による圧電体４の
励振時に、ステータ５のカバー２への固定による振動の
減衰を最少限に即さえるためであるが、本実施例の如く
、ステータ５とカバー２間にシリコングリース２０を充
填した場合、ステータ５の振動の減衰が早まり、モータ
性能の低下が心配される。

そこで、以下の測定条件により、ステータ５の振動子と
しての性能実験を行った。これは、モータを駆動するの
に用いるステータ５の共振モードで圧電素子のアドミタ
ンスループを測定することにより、ステータ５の性能を
測定するもので、測定結果は機械的品質係Ｔｊ１．Ｑ　
＋、＋として表わした。

測定条件は以下の５通りである。

（Ａ）ステータ５をカバー２に固定しただけのフリーの
状態の場合。

（Ｂ）（Ａ）の状態で、モータとして組み立てた場合。

（Ｃ）ステータ５とカバー２との間の空隙部全域にシリ
コングリース２０を充填した状態（第１図。

においてＰ位置までシリコングリース２０を充填した状
態）で、カバー２に固定しただけのフリーの状態の場合
。

（Ｄ）本実施例のようにステータ５の薄肉部分だけシリ
コングリース２０を充填し、カバー２に固定しただけの
フリーの状態の場合。

（Ｅ）本実施列の場合のようにステータ５の薄肉部分だ
けにシリコングリース２０を充填した状態で、モータと
して組み立て場合。

以上の測定条件において得た測定結果を、次表に示す。

上記表からも明らかなように、シリコングリース２０を
充填しない（Ａ）の場合、振動減衰が押さえられるので
品質係数Ｑ２．は大きくなっている。

また（Ｃ）の場合、空隙部全域にシリコングリース２０
が充填されるので、振動減衰が大きく品質係数ＱＭは小
さい。

一方、本実施例のようにステータ５の薄肉部分だけにシ
リコングリース２０を充填した場合、（Ｄ）の如くステ
ータ５がフリーの状態でもＱ、５゜は小さく、モータと
して組み立てた場合、さらに小さくなっている。

ところで、この場合、モータとして組み立てる前の状態
の（Ａ）と（Ｄ）を比較すると、従来例の場合である（
Ａ）の場合の方がＱＮ、の１直は格段に高いが、モータ
として組み立てた場合の（Ｂ）と（Ｅ）のデータを比較
すると、（Ｂ）の従来例の場合の方が優れているものの
大きな差異はない。

（なお、（Ｃ）の状態でモータとして組み立てをした場
合、振動の減衰が大きくモータは回転しなかった。）一方、第２図には本実施例のモータと従来例のモータを
それぞれ駆動し、同一箇所（本実施例の場合は第１図に
おいてＡ１点、従来例の場合は第４図においてＡ２点）
における内部温度Ｔを測定した結果が示されている。

測定条件は、モータ印加電圧３００Ｖｐｒ、電源電流１
．５Ａ、無負荷回転数１２０ｒｐｍの場合である。

第２図において、■線ａ・は本実施例におけるＡ１点の
温度変化を示し、■線ａ２は従来例におけるＡ２点の温
度変化を示す。同図よりも明らかな如く、本実施例の場
合の方が放熱効果が高く、内部温度の上昇が少ない。こ
のため、モータの使用温度限界が向上することになる。

次に、この発明の第２の実施列を、第３図に基づいて説
明する。

なお、上記第１の実施例に用いたものと同−構成部材に
は同一符号を付してその説明を省略する。

ところで、この実施例では、ステータ５の薄肉円盤状部
分形成部位の外周側には、カバー２方向に突設してフラ
ンジ部２１が形成されているとともに、カバー２上にも
−上記フランジ部２１に略対向してフランジ部２２が突
設形成されている。このため、この実施例では、上記第
１の実施例の効果に加えて、ステータ５の薄肉部に充填
されたシリコングリース２０がロータ８との摺動面側に
漏れにくいという効果を有する。

なお、ステータ５にこのようなフランジ部２１を設けた
場合、ステータ５の振動振幅の低下が心配されるが、ス
テータ５の振動振幅は圧電素子４の固着された外周側の
方が大きいので、上記の如くフランジ部２１をステータ
５の内周側に設けても振動振幅の減少は小さい。

（発明の効果）本発明に係わる進行波型超音波モータは、上記の如く、
モータ装置本体のカバーとステータの薄肉円板状部分と
の間の空隙部に良熱伝導性のヒートシンカーを充填する
ので、ステータの圧電素子部で発生した熱はヒートシン
カーを介して直接カバー側に伝達され、圧電素子の放熱
性が良好となる。このため、圧電素子と弾性体間に介挿
された接着剤１つの軟化を招来せず、圧電素子の振動を
常に有効に弾性体に伝達でき、モータをストップさせる
ことがない等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適応された第１の実施例の断面図、
第２図は本実施例に係わるモータと従来例のモータを駆
動した場合の内部温度上昇比較図、第３図は第２の実施
例の断面図、第４図は従来例における進行波型超音波モ
ータの断面図である。１・・・・・・ケース２・・・・・・カバー３・・・・・・弾性体４・・・・・・圧電素子５・・・・・・ステータ８・・・・・・ロータ２０・・・シリコングリース２１．２２・・・フランジ部３０・・・モータ装置本体（ヒートシンカー）特許出廓人　　日産自動車株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、モータ装置本体のカバーに固定される部分とロータ
が加圧接触される部分との間に薄肉の円板状部分を有す
るステータを備えた進行波型超音波モータにおいて、上記カバーとステータの上記薄肉円板状部分との間の空
隙部に良熱伝導性のヒートシンカーが充填されることを
特徴とする進行波型超音波モータ。