JPH04124897U - 圧電モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化を図るとともに、組み立ての容易な圧
電モータを提供する。 【構成】 印加される電圧に応じて振動する角柱状の圧
電素子１１と、この圧電素子１１の一端部に対向して配
置されたローター１５と、上記圧電素子１１のローター
１５との対向端部に、この圧電素子１１との相対変位を
生じないように嵌合された嵌合部材１３と、この嵌合部
材１３とローター１５との間に当接して配置され、圧電
素子１１の振動によってローター１５を回動させる駆動
力変換部材１４と、上記圧電素子１１を回動変位しない
ように収納するケース１７とを有している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電子機器等に用いられる小型モータに関し、特に圧電素子を用いて ローターを回動させる圧電モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

圧電モータは、従来の電磁モータと比較して低回転で高トルクを得ることがで き、さらに電磁ノイズを発生しないなどの特徴を備えているため、カメラのオー トフォーカス用等に利用されている。このような圧電モータの基本的な駆動原理 は、楕円運動を生ずる圧電素子をステータとして、これに圧接されたロータが摩 擦力を介して回転運動を生ずるものである。この様な構成を備えた一例を図９に 示す。 同図に示す圧電モータは、ねじり振動を生ずるボルト締め振動子１と、複数の 積層型圧電素子２とを組み合わせたもので、両者の動きの合成は、積層型圧電素 子２の上端に楕円運動を生じ、この積層型圧電素子２に圧接するロータ３に回転 トルクを生ずるものである。尚、図中符号４は共振用金属ブロックである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の構成の圧電モータ等ではロータ３を回動させるため に、ボルト締め振動子１とともに複数の積層型圧電素子２を必要とする。このた め、小型化の要請に応えることができないばかりか、製造工程が複雑になるとい う問題があった。 そこで本考案は、小型化を図るとともに、製造が容易な圧電モータの提供を目 的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案の構成は、印加される電圧に応じて振動する 角柱状の圧電素子と、この圧電素子の一端部に対向して配置されたローターと、 上記圧電素子のローターとの間にあって圧電素子との相対変位を生じないように 嵌合された嵌合部材と、この嵌合部材とローターとの間に当接して配置され、圧 電素子の振動によってローターを回動させる駆動力変換部材と、上記圧電素子を 回動変位しないように収納するケースとを有している。

【０００５】

【作用】

上記構成を備えた本考案の作用について説明する。 圧電素子の振動はこの一端部に嵌合されている嵌合部材を介してし駆動力変換 部材に伝達される。この振動による外力は駆動力変換部材によってローターを回 転させる方向の分力に変換される。これによりローターが回転されるが、このロ ーターの回転に伴って駆動力変換部材を介して嵌合部材及び圧電素子にも回転力 が作用する。 ところが、圧電素子はケース内に回動変位をしないように収納されるとともに 、嵌合部材もこの圧電素子に対して回動変位をしないように嵌合されている。従 って、複数の圧電素子や、圧電素子，嵌合部材の回動変位を阻止するための固定 具や接着剤等を必要としない。これにより、小型化を図るとともに、製造を容易 としている。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案について図面を参照して説明する。図３は一実施例としての圧電 モータを示す外観斜視図、図２は、図３に示す圧電モータの分解斜視図、図１は 図２及び図３に示す圧電モータの断面図である。 図１乃至図３に示す圧電モータ１０は、角柱状の圧電素子１１と、この圧電素 子１１の図示上下面１１ａ，１１ｂに設けられた電極１２，１２と、圧電素子１ １の一方の端部１１ｃに当接して配置された嵌合部材１３と、この嵌合部材１３ との対向面に、詳細を後述する駆動力変換部材１４を設けられたローター１５と 、このローター１５を回転自在に支持する軸受１６と、上記ローター１５と軸受 １６との間に介装された複数のベアリング球１８と、図示左端部側に圧電素子１ １を回動変位しないように収納する有底筒状のケース１７とを有している。

【０００７】 上記圧電素子１１は、たとえばセラミック等を四角柱状に形成したものであり 、この図示上下面１１ａ，１１ｂに板状の電極部材１２，１２が貼着されている 。この電極部材１２，１２に電圧を印加すると圧電素子１１は矢印Ａ方向での膨 縮を生じ、これにより振動を発生する。 上記嵌合部材１３は、圧電素子１１の一方の端部（ローター１５との対向端部 ）１１ｃに、当接して配置される。この嵌合部材１３の詳細を図４（Ａ），（Ｂ ）に示す。図４（Ａ），（Ｂ）は、嵌合部材のそれぞれ側面図，下面図である。 図示嵌合部材１３はほぼ円板状からなるもので、上記ローター１５との対向面 に段差部１３ａが形成され、これと反対面には上記圧電素子１１の一端部に嵌合 する嵌合部１３ｂが形成され、中心には詳細を後述するローター１５の一部が挿 入される貫通孔１３ｃが形成されている。このうち、上記段差部１３ａの平面部 １３ｄがローター１５に埋設されている駆動力変換部材１４の一部と当接する。 上記嵌合部１３ｂは溝状のもので、この嵌合部１３ｂの幅寸法Ｂ（図４に示す） が圧電素子１１の寸法Ｃ（図２に示す）とほぼ一致して形成されている。従って 、圧電素子１１とこの嵌合部材１３とを嵌合させた際には、ローター１５が回動 した場合であっても、双方の相対変位が生じないようになっている。

【０００８】 図５（Ａ），（Ｂ）にローター１５の詳細を示す。同図（Ａ）は、ローターの 正面図，同図（Ｂ）はその側面図である。 図示ローター１５はたとえば黄銅からなるもので、一端面に上記嵌合部材１３ と当接する駆動力変換部材１４をインサート成形された円柱部１５ａと、この円 柱部１５ａの中心（回動中心）に一致して突出形成された円柱状の回動軸１５ｂ とを備えたものである。この回動軸１５ｂが上記軸受１６によって回動自在に支 持される。また、円柱部１５ａの中心には、円柱状の突出部１５ｃが突出して形 成されており、この突出部１５ｃが上記嵌合部材１３に形成されている貫通孔１ ３ｃに挿入される。さらに、この円柱部１５ａの回動軸１５ｂが突出形成されて いる面には、この回動軸１５ｂを中心とする断面が半円形状のリング状の溝部１ ５ｄが形成されている。この溝部１５ｄには、複数のベアリング球１８が挿入さ れる。

【０００９】 図６（Ａ），（Ｂ）は上記駆動力変換部材の詳細を示すそれぞれ上面図，正面 図である。同図に示す駆動力変換部材１４は、円板状に成形されたたとえばリン 青銅等の金属板からなるもので、一方の端面（図示上面）側にブレード１４ａ乃 至１４ｃが所定角度αで打ち抜き加工によって一体形成されている。この駆動力 変換部材１４と嵌合部材１３とは、このブレード１４ａ乃至１４ｃを介して当接 している。 上記ブレード１４ａ乃至１４ｃは、上記ローター１５の回動軸１５ｂと直交す る平面に対して上記所定角度αをもって傾斜し、かつ、当該回動軸１５ｂを中心 として等角度間隔に形成されている。本実施例では、３枚のブレード１４ａ乃至 １４ｃが１２０度間隔で形成されている。この各ブレード１４ａ乃至１４ｃによ って、圧電素子１１の一方向ヘの振動による外力が、ローター１５を回転させる 方向への分力を発生させている。なお、ブレードの形成枚数や角度は、この駆動 力変換部材１４自体の材質やローター１３の重量等を適宜勘案して設定すればよ い。

【００１０】 軸受１６は、上記ベアリング球１８と当接する軸受部材１９と、後述するケー ス１７の開口部に螺合される軸受部材２１と、この両軸受部材１９，２１間に介 装されるスプリング２０とを備えたものである。 軸受部材１９は、ほぼ円筒状からなるもので、ベアリング球１８との当接面に は上記ローター１５に形成した溝部１５ｄと同様の形状からなる溝部１９ａ（図 １参照）が、そしてこの反対面にはスプリング２０の一端部を挿入するリング状 の溝部１９ｂ（図２参照）がそれぞれ形成されている。また、中心には上記ロー ター１５の回動軸１５ｂを挿通する貫通孔１９ｃが形成されている。 軸受部材２１は円板形状からなるもので、一方の端面に当接するスプリング２ ０の他端を挿入するリング状の溝部２１ａが形成され、中心には上記ローター１ ５の回動軸１５ｂを挿入する貫通孔２１ｂが形成されている。また、その外周面 には、詳細を後述するケース１７に螺合するねじ部２１ｂが形成されている。

【００１１】 上記ケース１７は図１及び図２に示すようにたとえばジュラルミン等からなる 有底円筒状のもので、側面の対向する位置に、内部に収納された圧電素子１１に 設けられている電極１２，１２に導電線２２，２２を接続するための接続用孔１ ７ｂ，１７ｂが形成されている。また、その開口部側の内周面にはねじ部１７ａ が形成されており、このねじ部１７ａには上記軸受部材２１が螺入されて圧電素 子１１，嵌合部材１３，ローター１５をスプリング２０を介して矢印Ａ方向で付 勢するようになっている。 このケース１７のほぼ図示左半分は、上記圧電素子１１を挿入される素子挿入 部１７ｃとなっている。この素子挿入部１７ｃは、挿入される圧電素子１１の外 形状に対応した直方体状に形成されている。従って、ここに挿入された圧電素子 １１は、ローター１５の回動軸１５ｂと交差する方向での回動ができないように している。また、このケース１７の図示右半分は、上記嵌合部材１３，ローター １５，軸受１６を回動自在に収納するように、内周面が円筒形状に形成されてい る。

【００１２】 以上の構成を備えた圧電モータの作用，効果について説明する。 まず、図示圧電モータ１０を組み立てる場合、ケース１７内に順次圧電素子１ １，嵌合部材１３，ローター１５，ベアリング球１８を挿入し、そして、軸受１ ６の軸受部材２１を螺合させる。この軸受部材２１の螺入に従って、圧電素子１ １，嵌合部材１３，ローター１５はスプリング２０によって矢印Ａ方向で押圧さ れる。この場合、圧電素子１１は素子挿入部１７ｃにより矢印Ａ方向と直交する 方向での回動ができず、従ってこの圧電素子１１の一方の端部１１ｃに嵌合され た嵌合部材１３も同様に回動変位を生じない。このように、本実施例では圧電素 子１１や嵌合部材１３を順次ケース１７内に挿入して、軸受部材２１を螺入する だけで、組み立てが完了する。従って、製造工程を簡略化することができる。ま た、圧電素子１１や嵌合部材１３等を固定するための固定具や接着剤等を必要と しないため、製造コストの低減を図ることもできる。

【００１３】 このような圧電モータ１０において、電極部材１２，１２を介して圧電素子１ １に対して電圧が印加されると、当該圧電素子１１には、ローター１５の回動軸 １５ｂと同方向（矢印Ａ方向）に振動が生じる。この振動による外力は、所定角 度αで形成されているブレード１４ａ乃至１４ｃをよってローター１５をいずれ かの方向に回転させる分力を生じる。このブレード１４ａ乃至１４ｃによって発 生した分力により、ローター１５はいずれかの方向に回転駆動される。この場合 のローター１５の回転速度の調整は、ブレード１４ａ乃至１４ｃの傾斜角度αを 可変することで容易に調整することができる。

【００１４】 以上のようにしてローター１５が回転されると、このローター１５の回転に伴 って駆動力変換部材１４及び嵌合部材１３に対して回転力が作用する。この回転 力によって嵌合部材１３等は回転しようとするが、嵌合部材１３自体は、圧電素 子１１に対して回動変位できない状態に嵌合されているため、回動変位すること はない。このように回転が阻止されることで、嵌合部材１３と駆動力変換部材１ ４との間のすべりを防止し、これによりローター１５に回転ムラを生じさせると いった問題を生じさせない。

【００１５】 以上詳述した圧電モータであれば、所定角度傾斜して形成されたブレードを備 えた駆動力変換部材を用いることで、単一の圧電素子を用いた場合であっても、 ローターをいずれかの方向に回転させる向きに分力を発生させることができる。 従って、従来のように複数の圧電素子を用いる必要がなく、これにより小型化を 図ることができる。しかも、ブレードを単一の金属板から一体成形しているので 製造が容易であるとともに、ブレードの傾斜角度を容易に可変してローターの回 転速度自体をも容易に調整することが可能となる。また、単一の圧電素子を用い るだけでよいので、製造コストの低減を図ることもできる。さらに、嵌合部材と ローターとの間のすべりを生じないため、ローターの回転ムラの発生を防止して いる。

【００１６】 尚、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内におい て様々に変形実施が可能である。 図７は、他の一実施例としての圧電モータの断面図、図８は、図７に示す圧電 モータの一部分を示す部分分解斜視図である。なお、図７に示す圧電モータの構 成は上記実施例とほぼ同様のものであるので、ここではその相違点について説明 し、同様の構成要素については同一の符号を附してその説明を省略する。 図示圧電モータ３０と上記圧電モータ１０との相違点は、ケース３１と圧電素 子１１に設けられている電極部３２の構成にある。同図に示すケース３１は、そ の底部３１ａに、挿入される挿入部材３４に対応形成された挿入孔３１ｂが形成 されている。

【００１７】 挿入部材３４は、図示上下端部に脚部３４ａ，３４ａが突出して形成されてい る。また、この脚部３４ａ，３４ａを支持する連結部３４ｂには、ケース３１の 挿入孔３１ｂの内壁面３１ｅの縁部に係止する係止部３４ｃが形成されている。 この係止部３４ｃにより、挿入孔３１ｂに挿入された挿入部材３４は該底部３１ ｂに係止される。 この挿入孔３１ｂにつづく奥部側の内壁面には、脚部３４ａ，３４ａを挿入す る挿入溝３１ｄ，３１ｄが形成されており、また、ここに電極部３２，３２の一 部が挿入されるようになっている。 電極部３２，３２は、上記実施例で説明した圧電素子１１の上下面に設けられ た電極１２，１２と、この電極１２，１２との接触端部がＬ字形状に折曲形成さ れた金属製からなる導電性の弾性部材３３，３３である。この弾性部材３３，３ ３の接触端部が上記挿入溝３１ｄ，３１ｄ内に挿入されている。

【００１８】 以上の構成では、挿入孔３１ｂから挿入部材３４を挿入すると、この挿入部材 の脚部３４ａ，３４ａの解放端部が、この挿入溝３１ｄ，３１ｄ内に挿入されて いる弾性部材３３，３３の接触端部を電極１２に押圧する。この押圧により、弾 性部材３３と電極１２とは、良好な導通状態となる。 このような構成を備えた圧電モータであれば、上記実施例と同様の効果を得る とともに、挿入部材３４を挿入孔に挿入するだけで弾性部材３３と電極１２とを 容易に導通接続することができる。これにより、従来は必須であった弾性部材３ ３と電極１２とのハンダづけ等の作業を省略でき、さらに製造工程の簡略化とと もに製造コストの低減をも図ることができる。 また、上記実施例では駆動力変換部材がローターの一端部にインサート成形さ れたものを一例として示すが、嵌合部材に取り付けるようにしてもよい。さらに 、素子収納部の形状は圧電素子の形状に一致したものに限定されず、他の多角形 状としてもよい。すなわち、素子収納部の形状としては、圧電素子自体がケース 内での回動変位を生じないものであればよい。

【００１９】

【考案の効果】

以上詳述した本考案によれば、一方の電極部材とこの電極部材に対応するケー ス内周面とに、当該電極部材のケース内での回動変位を阻止する変位阻止部を形 成したことで、小型化を図るとともに、製造が容易な圧電モータの提供ができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２及び図３に示す圧電モータの断面図。

【図２】図３に示す圧電モータの構成を示す分解斜視
図。

【図３】一実施例としての圧電モータを示す外観斜視
図。

【図４】（Ａ），（Ｂ）は、嵌合部材のそれぞれ側面
図，下面図。

【図５】（Ａ）は、ローターの正面図、（Ｂ）はその側
面図。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は上記駆動力変換部材の詳細を
示すそれぞれ上面図，正面図。

【図７】他の一実施例としての圧電モータの断面図。

【図８】図７に示す圧電モータの一部分を示す部分分解
斜視図。

【図９】従来の圧電モータの概略構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１１ 圧電素子 １３ 嵌合部材 １４ 駆動力変換部材 １５ ローター １７，３１ ケース

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加される電圧に応じて振動する角柱状
   の圧電素子と、この圧電素子の一端部に対向して配置さ
   れたローターと、上記圧電素子のローターとの間にあっ
   て圧電素子との相対変位を生じないように嵌合された嵌
   合部材と、この嵌合部材とローターとの間に当接して配
   置され、圧電素子の振動によってローターを回動させる
   駆動力変換部材と、上記圧電素子を回動変位しないよう
   に収納するケースとを有することを特徴とする圧電モー
   タ。