JPH0389871A

JPH0389871A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH0389871A
Application number: JP1227880A
Authority: JP
Inventors: Takenao Fujimura; 毅直藤村; Masao Izawa; 井沢　正雄; Hiroyuki Imabayashi; 浩之今林; Yukihiko Sawada; 之彦沢田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-04-15

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〕本発明は、超音波モータに関する。

詳しくは、冷却により超音波モータの回転を安定化′さ
せることに関する。

〔従来の技術〕

従来、超音波モータの過熱防止方法として、例えば、特
開昭６３−１３８２号公報には超音波モータの圧電素子
にバイアス電圧を印加し圧電素子の持つヒステリシス損
失を減少させて駆動時における圧電素子の発熱を低減す
る装置が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前記従来技術においては圧電素子の発熱を低
減するものであり、超音波モータの温度上昇そのものを
防止できるものではなかった。

因って、本発明は前記従来技術における欠点に鑑みて開
発されたもので、超音波モータの発熱を積極的に取り去
ることにより、安定した回転が得られる超音波モータの
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、超音波モータに固定フィン、可動フイン、ヒ
ートバイブおよび冷却バイブ等の冷却部材を付加して構
成したものである。

〔作用〕

本発明の超音波モータは、冷却部材を付加して構成した
ことにより、超音波モータの温度上昇を防止することが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の超音波モータの実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。

（第１実施例）第１図は、本発明の超音波モータの第１実施例を示す一
部を縦断した正面図である。

ｌは振動子で、この振動子１には圧電素子２と端子３と
カラー１１とが順次連設されボルト４により一体に＃Ｉ
戒されている。ボルト４の先端にはロータ７、ベアリン
グ８、バネ９が順次嵌合されナツト１０が螺合されてい
る。このナツト１０によりバネ９を介しロータ７が適当
な押付力で振動子１に接触している。振動子１とカラー
１１の外周面にはフィン５．６が軸心と垂直にしてかつ
上下方向に複数設けられている。

以上の構成よりなる超音波モータの圧電素子２に図示を
省略した高周波電源からの電圧を印加すると、振動子ｌ
で縦方向の共振と同時に振動先端の横方向の振動が励起
される。この合成振動によりロータ７が回転する。同時
に、振動子ｌ、圧電素子２、振動子１とロータフの接触
面およびボルト４等で発熱が起こる。この熱が前記フィ
ン５゜６により外気に放出される。

フィン５．６により超音波モータの熱が外気に放出され
ることで、超音波モータの温度上昇が抑制され、温度上
昇による共振周波数の変化が押さえられ安定した回転が
得られる。

また、超音波モータの温度上昇が起こりにくいため連続
運転しても、発生する熱による超音波モータを支持する
部材への熱影響が少ない、また、ロータ７の出力側（ロ
ータにより駆動される側）への熱影響も少ない。

さらに、振動子１とカラー１１が縦方向に振動すること
で、フィン５．６の先端部がうちわのように振動する結
果、強制対流が起こり、より冷却効果が増す。

（第２実施例）第２図ａ、ｂは本発明の超音波モータの第２実施例を示
し、第２図ａは斜視図、第２図すは一部を省略した斜視
図である。

当該実施例に示される超音波モータは、前記第１実施例
におけるロータフの外周面に振動子１方向に空気の循環
を起こすフィン１２が取着されるとともに、この空気の
循環を妨げないように、振動子１の外周面にはフィン１
３がカラー１１の外周面にはフィン１４が軸方向１５と
平行に取着された構成が異なり、他の構成は同一の構成
から成るもので、同一番号を付してその説明を省略する
。

上記構成によれば、圧電素子２に印加された高周波電圧
により振動子１の先端に楕円モード振動が発生する。こ
の楕円モード振動によりロータ７が回転し、ロータフに
取着されたフィン１２が超音波モータ本体の外周に強制
的に空気の循環を起こす。

空気の強制循環が起こることで超音波モータ本体に取着
されているフィン１３．１４による放熱効果が助長され
、より温度上昇を防ぐことができる。

尚、第２図すに示す如く、ロータフに取着されたフィン
１２の近傍に光学式センサ３２を設けることにより、ロ
ータフに取着されたフィン１２をエンコーダとして利用
することができる。この光学式センサ３２に変わり磁気
式センサ等を用いることもできる。

（第３実施例）第３図は、本発明の超音波モータの第３実施例を示す縦
断面図である。

当該実施例に示される超音波モータは、前記第１実施例
におけるボルト４に変わりポル）１６を嵌合して構成さ
れた点が異なり、他の構成は同一の構成から戒るもので
、他の構成については同一番号を付してその説明を省略
する。

本実施例におけるボルト１６はヒートバイブ機能を内蔵
した枠体のヒートバイブ部１７を内設し、大径の下端頭
部はヒートバイブ放熱部１８で、このヒ−トバイブ放熱
部１日の外周面にはフィン１９が軸心と垂直にしてかつ
上下方向に複数設けられている。

以上の構成よりなる超音波モータは、その発生する熱を
ヒートバイブ部１７でヒートバイブ放熱部１日に運び、
ヒートバイブ放熱部１８に設けられたフィン１９により
放熱することで冷却される。

本実施例によれば、ボルト１６に内設されたヒートパイ
プ部１７により超音波モータで発生する熱を放出するこ
とができ、特にボルト１６部分での発熱に対して有効で
ある。

尚、本実施例ではヒートパイプ部１７をボルト１６に内
設したが、これに限定されるものではなく、他の振動子
１やカラー１１部分にヒートパイプ部を設けても良いこ
とは勿論である。

（第４実施例）第４図は、本発明の超音波モータの第４実施例を示す一
部を断面した概略構成図である。

当該実施例に示される超音波モータは、前記第１実施例
におけるボルト４に変わり中空状のボルト２８が嵌合さ
れている。ボルト２日の中空部には冷却バイブ２０が貫
通している。この冷却パイプ２０は冷却液を満たしたタ
ンク２１に接続されており、冷却パイプ２０に接続され
たタンク２１近傍に設けられたポンプ２２と、ポンプ２
２を駆動するモータ２３により、冷却液が冷却パイプ２
０の内部を循環するように構成されている。

また、ボルト２８の頭部には温度センサ２５が取り付け
られている。温度センサ２５の出力部は温調器２４に接
続されており、この温調器２４の出力によりリレー２７
の開閉を行う、リレー２７はモ・−夕２３を駆動する電
源２６からの電圧をコントロールするように構成されて
いる。

その他の構成は、前記第１実施例と同様であるので、同
様の構成部には同一番号を付してその説明を省略する。

上記構成によれば、超音波モータの駆動により発生する
熱が所定温度以上に達すると、ボルト２８頭部に取り付
けられた温度センサ２５を介して温調器２４によりリレ
ー２７がＯＮとなり、モータ２３によリボンブ２２が作
動する。そして、ボルト２８を貫通している冷却バイブ
２０内を冷却液が循環し超音波モータの熱を冷却する。

この冷却により超音波モータが所定温度以下になると、
温度センサ２５を介して温調器２４によりリレーがＯＦ
Ｆとなり、モータ２３への送電が止まり、ポンプ２２が
停止する。ポンプ２２が停止することで冷却パイプ２０
内の冷却液が循環しなくなる。再び、超音波モータの熱
が所定温度以上に達すると前記と同様の順序で冷却液が
循環する。以上の工程を繰り返すことにより超音波モー
タが冷却される。

本実施例では、冷却液による強制冷却を行うことで、超
音波モータの冷却が確実に行われ、冷却効果が増す。

また、冷媒をもちいたコンプレッサーを使用し、制御さ
れた冷却装置によりタンク２１自体を冷却すると超音波
モータの冷却効果が増大する。

さらに、タンク２１にヒータ等の過熱装置と電気冷却装
置を設は冷却液の液温を一定温度にコントロールするこ
とにより、共振周波数の変化が抑制され超音波モータの
回転をより安定化することが可能となる。

また、本実施例では超音波モータに発生する熱の放出を
超音波モータから離れた場所で行えることで、超音波モ
ータ取付は部の周囲に熱的影響を与えない。

（第５実施例）第５図は、本発明の超音波モータの第５実施例を示す斜
視図である。

当該実施例に示される超音波モータは、前記第１実施例
におけるカラー１１の外周面にペルチェ効果を利用した
ペルチェ素子２９を取着し、さらにペルチェ素子２９の
外表面にフィン３０を取着して構成した点が異なり、他
の構成は同一の構成から成るもので、他の構成について
は同一番号を付してその説明を省略する。

上記ｔｉ戒による超音波モータは、駆動により発生する
熱をカラー１１の外周面に取着されたペルチェ素子２９
とフィン３０によりフィン３０側へ放出する。

本実施例によれば、超音波モータの冷却が電気的手段だ
けで可能となるため、他の強制冷却に比ベ付帯物が少な
いので小型にでき、かつ振動子■の振動を抑制しない。

また、超音波モータの側面に温度センサを取付け、この
温度センサにより得られる信号により前記ベルチェ素子
２９を利用した冷却装置を制御すると、より制御性に優
れた超音波モータが得られる。

尚、本実施例ではベルチェ素子２９をカラー１１に取着
したが、取着部位はカラー１１に限定されるものではな
く、振動子１やボルト４等の超音波モータの駆動に支障
を起さない部位であればどこでも良いことは勿論である
。

また、本実施例ではベルチェ素子２９を用いたが、これ
に限定されるものではなく、他の電子冷却を利用した冷
却装置を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の超音波モータによれば、超音波モ
ータに付加された冷却部材により超音波モータより発生
する熱を除去し、温度を一定に保持出来ることで、温度
の上昇による共振周波数のズレを抑制することができ、
安定した超音波モータの駆動が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の超音波モータの第１実施例を示す一
部を縦断した正面図、第２図ａ、ｂは同第２実施例を示
す斜視図、第３図は同第３実施例を示す縦断面図、第４
図は第４実施例を示す概略構成図、第５図は同第５実施
例を示す斜視図である。２・・・圧電素子４．１６．２８・・・ボルト・・・フィン８・・・ベアリング１０・・・ナツト１２・・・回転フィン１ｇ・・・ヒートパイプ放熱部２１・・・タンク２３・・・モータ２５・・・温度センサ２７・・・リレー３１・・・電線１・・・振動子３・・・端子５．６，１３，１４，１９，３０７・・・口〜り９・・・バネ１１・・・カラー１７・・・ヒートパイプ部２０・・・冷却パイプ２２・・・ポンプ２４・・・温調器２６・・・電源２９・・・ベルチェ素子３２・・・光学式センサ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電素子を用い楕円振動を発生させロータを回転
させる超音波モータにおいて、該超音波モータに冷却部
材を付加して構成したことを特徴とする超音波モータ。
（２）前記冷却部材がフィンであることを特徴とする請
求項１記載の超音波モータ。
（３）前記冷却部材が回転部分に付加したフィンである
ことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
（４）前記冷却部材がヒートパイプであることを特徴と
する請求項１記載の超音波モータ。
（５）前記冷却部材が冷却液とタンクユニットと温度コ
ントロール部材からなることを特徴とする請求項１記載
の超音波モータ。