JPH04133678A - 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、棒状弾性体に設けられた電気−機械エネルギ
ー変換素子に電気エネルギーを供給することにより、棒
状振動体としての弾性体を振動させ振動子の質点に円又
は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩擦
駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、プ
リンタ等の事務機器に好適な超音波モータに関するもの
である。

［従来の技術］ 従来超音波モータとしては、円環状の弾性体に曲げ振動
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用ＡＦ機構などで、実用化さ
れている。しかし、この従来のタイプのものは、リング
形状であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、
比較的コスト高であり、中空を要求されていないモータ
用途としてはコスト上不利である。そこで、中実型で、
加圧系などの構成が容易なタイプのモータが、近年特願
平１−１７３５２８号として本出願人より提案された。

第５図（ａ）、（ｂ）は該提案にかかる超音波モータを
示すもので、該提案にかかる棒状の超音波モータの支持
は、図示のような先端が小径の金属性の棒状の振動体Ａ
の外周面上に、先端が球状をした３本のボルト１４を圧
接し、該ポルト１４の夫々を固定筒１５に螺合する構造
により行われていた。

尚、ロータ（不図示）は円筒状をしており、その先端が
振動体Ａの円錐部１ａに接することにより該円錐部１ａ
より駆動力を受ける。

［発明が解決しようとしている課題］ 上述の様に提案にがかるモータは、振動体の一端を所定
位置に支持する構造である為に振動体の振動特性に悪影
響があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明はかかる課題を解する為に振動体に設けられた電
気−機械エネルギー変換素子に電気信号を印加すること
によって前記振動体の異なる複数の平面内に振動を励起
させ、かつ夫々の振動に時間的に所定の位相差をたせる
ことにより、前記振動体に表面に回転運動を生じさせ、
前記振動体に圧接係合した接触体を摩擦駆動する超音波
モータに於て、前記接触体を所定位置に固定し、前記振
動体を回動させたものである。

［実施例］ 第１図は、本発明による超音波モータの第１実施例の断
面図である。ｌは円錐部１ａ、出力取出軸１ｅ、小径部
１ｂ１大径部１ｃ並びに小径部１ｂと同じ直径の円錐部
１ｄを有し、円錐部１ａが支持体２と摩擦接触する金属
性の振動子、３．７は振動子１の後端と同径の円環状圧
電素子、１１，１２．１３は、圧電素子３．７の電極板
で、円環状の電極体４，５．６に、それぞれ摺動接触し
ている。８はその後端の細心部分が皿バネ９によって押
圧された円柱状の押え部材である。振動子１と押え部材
８との間に、第２図示の様に電極板ＩＩ、１２．１３を
交互に挟むようにして圧電素子３．７を配し、接着、ボ
ルト等により押え部材８と圧電素子３，７及び振動子１
の夫々を固定して、１．３，７．８より成る振動体Ａを
構成している。

ここで第１図乃至第３図示の超音波モータの動作原理に
ついて説明する。第２図に示す様に圧電素子３゜７は、
片面側に分極方向が互いに異なり、且つ厚み方向に分極
された２つの電極（＋電極ａ、−電極ｂ）が中心軸線位
置に形成された絶縁部ｄの両側に対称に形成されると共
に、他面側に十電極ａ、−電極すの共通電極Ｃが形成さ
れていて、振動体Ａの軸線に対して互いに位置的位相が
９０６の角度だけずれて配置されている。

そして、電極板１２と電極板１１との間に交流電圧ｖｌ
を、また電極板１２と電極板１３との間に交流電圧Ｖ２
を印加することにより、圧電素子３の厚み方向における
伸縮変位による振動と、圧電素子７の厚み方向における
伸縮変位による振動との合成により振動体Ａを振動させ
る。

交流電圧■、と交流電圧Ｖ２とは、第３図に示すように
、振幅及び周波数が共に同じで、時間的、空間的位相が
９０°のずれを有している。

したがって、振動体Ａは交流電圧Ｖ、　、　Ｖ２が印加
された時、軸心を中心とし、屈伸する縄飛びの縄のよう
な円運動（以下縄飛び振動と称す）を行なうことになる
。なお、二９円運動が生じる原理については、公知であ
るので説明は省略する。本実施例は、振動子ｌの円錐部
１ａに於ける縄飛び運動を利用し、所定位置に固定され
る接触体としての支持体２との間の該円錐部１ａに於け
る摩擦力により、該振動体Ａ自身が回転するものである
。ここで該支持体２は、回転する事なく静止した状態で
あり、かつ該振動体Ａの振動から絶縁しているので、従
来例と異なり、振動体Ａの振動に影響を与える事なく前
記支持体を自由に固定せしめる事が出来る。

又、該振動体Ａと該支持体２の圧接には皿バネ９を用い
て、該振動体Ａの軸心部にて加圧している為、摩擦によ
る回転の阻害すなわち効率の低下が防げる。

尚、該振動体Ａと該支持体２・の圧接に際しては、互い
の接触面をＮ極、Ｓ極道に磁化し磁力によって行う事も
可能である。この場合、加圧機構による振動体Ａの振動
への影響はさらに小さく、回転を妨げる力は零になる。

［他の実施例］ 第４図は本発明の超音波モータの他の実施例で、Ｉは金
属丸棒よりななる振動子で、円錐部１ａにて支持体２Ａ
と摩擦径合している。所定位置に固定される、支持体２
Ａは出力取出し用の不図示のギヤが遊嵌される切り欠き
部２ＡＡを有している。８は、その後端で皿バネ９によ
って加圧されている押え部材であり、振動子１、圧電素
子３，７及び押え部材８により振動体Ａを構成している
。２０は振動体Ａの振動への影響を小さくする為径方向
振動の節の信号に設けられた出力取出し用のギヤで該ギ
ヤ２０は前述の不図示のギヤと係合しており、振動体Ａ
が回転する事により外部に力を伝達する事ができる。

ここでギヤを振動の節以外の位置に設けた場合は、径方
向の振動により不図示の前述した相手ギヤと衝突し合い
振動が不安定であったり、音が発生したりする。−力木
実施例の如き節位置では振動変位が軸方向のみとなる為
、ギヤ接触部分ですべりが発生するだけとなる。さらに
、出力取出し方法として前述のギヤに代えてベルトを使
用する場合にも、径方向振動の節に該ベルトを設ければ
、径方向振動によるベルト張力の変化に由来する振動の
不安定さを取り除く事が出来る。

本実施例の場合も第１実施例と同じく振動体Ａの振動を
阻害する事なく支持体２は自由に固定する事が出来る。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、振動体自身を回
転させることにより、振動体本体の任意な部分を、特別
な振動絶縁装置を付与する事な（固定でき、かつ振動体
の振動も阻害しない棒状超音波モータを提供する事が出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にかかる超音波モータの断
面図、 第２図は第１図示電気−機械エネルギー変換素子として
の圧電素子の形状を示した斜視図、第３図は第１図示圧
電素子に印加する交流電圧の波形図、 第４図は本発明の他の実施例の断面図、第５図（ａ）、
　（ｂ）は従来の超音波モータの概略構成図である。 図において、 １・・・振動子 ２・・・支持体 である。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　棒状振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素
   子に電気信号を印加することによって前記振動体の異な
   る複数の平面内に振動を励起させ、かつ夫々の振動に時
   間的に所定の位相差をたせることにより、前記振動体に
   表面に回転運動を生じさせ、前記振動体に圧接係合した
   接触体を摩擦駆動する超音波モータに於て、前記接触体
   を所定位置に固定し、前記振動体を回動させたことを特
   徴とする超音波モータ。