JPH04133675A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ランジュバン型振動子を使用した超音波モー
タに関し、特にランジュバン型振動子に生じる正逆方向
の捩り振動の一方を選択してロタに作用させることによ
り、ロータを正回転または逆回転できるようにしたもの
である。

［従来の技術〕 従来、ランジュバン型の超音波振動子を用いた超音波モ
ータとしては、特開昭６１−４９６７０号公報に示され
る構造のものが知られている。このランジュバン型振動
子は、台部に周方向に傾斜した複数の片持梁を同一円周
上に取付け、台部を圧電体により振動させたときに、そ
れら片持梁の共振により円周に沿って同じ方向の楕円振
動を作り出すようになっている。そしてそれら片持梁に
圧接されたロータが、片持梁の一定方向の楕円振動によ
り回転されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のランジュバン型振動子は、同一方向に傾斜した複
数の片持梁に一定方向の楕円振動を発生させられるだけ
で、楕円振動の向きが逆に変更することはない。このた
め、従来のランジュバン型超音波モータでは、正逆回転
の切換えができず、使用範囲が制限されたり、正回転及
び逆回転の２つのモータを必要とした。。

そこで本発明は、ランジュバン型振動子に片持梁を設け
ることな（、微小時間間隔で正逆方向に繰り返される捩
り振動を生じるように構成し、捩り振動の向きが一定の
ものを選択してロータに作用させるようにし、ロータを
正逆回転できるようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、上記目的を達成した超音波モータである。

それは、ランジュバン型振動子の円柱状固定子に、正逆
方向の捩り振動を発生させられるように構成する。そし
て固定子にロータを圧接し、ロタを押し上げる積層圧電
アクチュエータを設け、積層圧電アクチュエータは固定
子の捩り振動の向きの正逆変化に対応して伸縮させるよ
うに構成した。

［作用］ 上記のランジュバン型振動子は、縦振動の共振周波数と
捩り振動の共振周波数をずらし、捩り振動の共振周波数
で振動するようになっている。このためランジュバン型
振動子は縦振動が最小に、捩り振動は最大となり、ラン
ジュバン振動子を構成する作動側の固定子に生じる振動
は主に正逆方向の捩り振動となる。

一方、積層圧電アクチュエータは作動側の固定子の捩り
振動の向きの正逆変化に対応して伸縮制御され、例えば
正方向の捩り振動時に積層圧電アクチュエータが伸長さ
れないようにすると、ロタが固定子に圧接状態となり、
ロータは正方向に回転される。なお、逆方向の捩り振動
時には、積層圧電アクチュエータは伸長してロータを押
し上げるので、ロータに捩り振動が作用しない。

また、ロータを逆回転させるときは、積層圧電アクチュ
エータの伸縮制御を前記とは逆に伸縮させればよい。そ
の場合、固定子の捩り振動が前記と逆方向のときにロー
タが固定子に圧接されることになり、ロータは逆回転す
る。

［実施例］ 本発明の実施例を第１〜３図により説明する。

ランジュバン型振動子は、２つの円柱状固定子１．２の
間に、電極４ａを接着した２組のリング形圧電素子４ｂ
をはさみ、各固定子の中心軸線相当箇所を例えばポルト
３により連結固定した構成となっている。ランジュバン
型振動子の作動側の固定子２に捩り振動をさせるため、
公知のように縦振動の共振周波数と捩り振動の共振周波
数をずらす様にランジュバン振動子を構成し、２組の圧
電素子４ｂの作動により、捩り振動の共振周波数の振動
を発生させられるようになっている。

すなわちランジュバン型振動子は、縦振動の共振周波数
と捩り振動の共振周波数をずらし、主に捩り振動の共振
周波数で振動するようになっている。このためランジュ
バン型振動子は縦振動が最小に、捩り振動は最大となり
、ランジュバン振動子を構成する作動側の固定子に生じ
る振動は、主に正逆方向の捩り振動となる。また作動側
の固定子２に生じる捩り振動（横振動）は、横方向の往
復振動であり、微小時間間隔で正逆方向に変化する。

上記の固定子２の圧電素子側とは逆側の端面に、外周が
円周面のロータ５を配置する。ロータ５は固定子側の中
央部が凹所に形成され、その外周部が固定子２の外周部
に当接される。ロータ５は、図示を省略したバネ材によ
り固定子２側に圧接され、固定子２の捩り振動により回
転されるようになっている。なお、ロータ５の回転軸方
向外側に、出力軸６が突出される。

積層圧電アクチュエータ７をロータ５の凹所に配置させ
るため、本実施例では作動側の固定子２の中央部に積層
圧電アクチュエータフの基部を固定し、積層圧電アクチ
ュエータフの先端をロータ５の端壁５ａの内面に近接さ
せた。積層圧電アクチュエータ７は図示を省略した駆動
電源により伸縮制御され、その伸縮制御は前記固定子２
に生じる捩り振動の方向の変化に対応される。そして積
層圧電アクチュエータフの伸長時に、ロータ５の端壁５
ａを押上げて、固定子２の捩り振動がロータ５に作用し
ないようにし、一定方向の捩り振動のみをロータ５に作
用するようにして回転させる。またロータ５を逆転させ
るため、積層圧電アクチュエータ７の駆動電源は、アク
チュエータの伸縮の順序が前記と逆になるように変換可
能に構成される。そして、前記とは逆向きの捩り振動の
みをロータ５に作用させることにより、ロータを逆回転
させることができる。

なお、前記実施例では積層圧電アクチュエータフにより
ロータ５を押上げたが、その他の伸縮制御できるアクチ
ュエータを使用してロータを押上げることも可能である
。

［発明の効果］ 本発明の超音波モータでは、固定子に正逆に繰り返され
る捩り振動を発生させ、固定子での捩り振動の正逆方向
の変化に応じて積層圧電アクチュエータを伸縮させるこ
とにより、一定方向の捩り振動のみを選択的にロータに
作用させることができる。このため、ロータを正回転ま
たは逆回転させることのできるランジュバン型の超音波
モータを、シンプルな構成で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの概略斜視図、第２図は
同超音波モータの要部断面図、第３図はランジュバン型
振動子の分解斜視図である。 ■、２：固定子　　　　　４ｂ：圧電素子５：ロータ　
　　　　　　６．出力軸 ７：積層圧電アクチュエータ 出願人　　ア　ス　モ　株式会社 代理人　　弁理士　牧　　克　次 第１図 第３図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　２つの円柱状固定子の間に２つの圧電素子を介
   在させるとともに、それらの中心軸線相当箇所をボルト
   等により連結固定して正逆方向の捩り振動を発生できる
   ランジュバン型振動子を構成し、作動側の固定子の端面
   にロータの外周部を圧接し、ロータの中央部と作動側の
   固定子との間にロータ押上げ用の伸縮アクチュエータを
   配置し、その伸縮アクチュエータは作動側の固定子の捩
   り振動の向きの正逆変化に対応して伸縮制御できるよう
   に構成したことを特徴とする超音波モータ。
2. （２）　ロータの固定子側の中央部を凹所に形成して、
   その凹所に積層圧電アクチュエータを配置するとともに
   、積層圧電アクチュエータを作動側の固定子の中央部に
   固定したことを特徴とする請求項１に記載の超音波モー
   タ。