JPH0475475A

JPH0475475A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH0475475A
Application number: JP2185996A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ichikawa; 聡市川; Masayuki Toda; 正之任田; Shigeki Yoshioka; 茂樹吉岡
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-10
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2712776B2

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）この発明は進行波型の超音波モータに関し、特にモータ
駆動時における不快音の発生防止に改良の加えられた超
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かなく、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、
高トルクか得られ、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号公報に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、１はモータ
装置本体のケースであり、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、ロータ
８を構成している。

このロータ８はゴム体９をはさんで皿バネ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、」−記ゴム体９はロータ８に発生している弾性振
動かシャフト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。なお、１４．１５はベアリンクである
。

一方、この例ではロータ８は図示しである断面形状から
判るように、ステータ５が加圧接触する厚肉フランジ部
分８ａに隣接して薄肉部分８ｂが設けられ、この薄肉部
分８ｂに皿バネ１０の圧接力が加えられて、ステータ５
の共振周波数による圧電素子４の励振時に、ロータ８の
振動の減衰を最小限′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）しかしながら、上記の如き従来の超音波モータにあって
は、振動を利用して駆動するため、ロータの皿バネが加
圧接触する部分は薄肉とされ、ステータ側で発生させた
振動をロータ側に効率よく伝播させるように構成されて
いるので、例えば慣性力の大きな負荷を急激に起動する
場合や停止させる場合、あるいは過負荷か加えられたと
きにおいては、ロータでキーキーという不快音が発生す
るという不具合があった。

これは、過負荷等が加えられたとき、ロータとステータ
の接触面からロータ方向に摩擦力変動による加振力が生
じ、ロータに可聴域の不要振動を発生されることに起因
するものである。

一方、上記の如き不快音を発生させないためには、ロー
タの皿バネが加圧接触する薄肉部分を厚くして、振動減
衰率を高くするという手法も考えられるが、これては必
要な振動も減衰され、モータ性能の低下を招く。

この発明は、上記の如き従来の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、過負荷等が加えられた
ときにも、不快音の発生しない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、上記目的を達成するために、圧電素子に高
周波電圧を印加することによってステータ表面に超音波
楕円振動を発生させ、該ステータと皿バネの圧接力によ
って加圧接触するロータに回転運動を与える超音波モー
タにおいて、上記ロータは上記皿バネの加圧力を受ける
部分が厚肉円板部とされるとともに、該厚肉円板部と上
記ステータから回転運動を与えられる部分との間には複
数の細い連結部が設けられていることを特徴とする。

（作用）この発明では、厚肉円板部とステータから回転運動を与
えられる部分との間に複数の細い連結部を設けたロータ
としたので、ステータから回転運動を与えられる部分（
ロータ本体）で発生した振動はほとんど連結部に伝達さ
れない。このため、従来連結部に相当するロータの薄肉
部分で放射されていた不快音の発生も大幅に減少される
。

また、ロータの皿バネからの加圧力を受ける部分は厚肉
円板部としたので、この厚肉円板部から旧バネに伝達さ
れる振動成分は減衰され、この部分における不快音の発
生も減少される。

（実施例の説明）以下、この発明を図面に基ついて説明する。

なお、この発明が第３図に示した従来例と異なるのはロ
ータ部分だけである。従って、以下本発明の要旨である
ロータ部分を中心に説明する。また、上記従来例に用い
たものと同一構成部分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の実施例を示すもの
であり、同図（ａ）はロータ部分の平面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。

同図において、２０は中心にシャフト１１が挿通される
ロータ支持部で、円板状の厚肉円板部２０ａと、この厚
肉円板部２０ａの外周側に放射状に張り出し形成された
薄肉の９個の突起部（連結部）２０ｂより形成されてい
る。なお、突起部２０ｂは、長さ５〜１０ｍｍ、幅１〜
４關程度とされ、可聴音の波長２０ｍｎｒ−４００ｍｍ
　（周波数２０ＫＨ２〜ＩＫＨ，Ｚ）より充分小さなサ
イズとなっている。

また、２１は防振ゴム２２を介して上記突起部２０ｂの
下部位置にリング状に配設されたロータ本体で、ロータ
本体２１は皿バネ１０の加圧力によってステータ５（図
示せず）に加圧接触されている。

そして、上記ロータ支持部２０．防振ゴム２２およびロ
ータ本体２１より本実施例に係るロータ２３が構成され
ている。

一方、２４はロータ支持部２０上に配設されたゴムシー
トで、シリコンゴム等の低温特性に優れたゴム体より構
成され、ロータ２３はロータ支持部２０の厚肉円板部２
０ａ部分でゴムシート２４をはさんで皿バネ１０に押し
付けられている。

なお、ロータ支持部２０とロータ本体２１間に配設され
た防振ゴム２２も、ロータ本体２１の振動をロータ支持
部２０側に伝達しないようシリコンゴム等で構成されて
いる。

以上が本実施例に係る超音波モータの特徴的部分の構成
であるか、次にその作用を説明する。

ここでまず、従来例においてモータ作動時に発生してい
るキーキーという不快音の周波数分析結果を第３図（ａ
）に示す。同図かられかる様に５つの大きな振動スペク
トルを持っている。同図（ｂ）と（Ｃ）には、それぞれ
例として周波数７゜５８１ＫＨ２と１４．４７５ＫＨ２
ての振動モード図を示す。モータをロータ側から見た図
である。

波線に示したものが等変位線である。これにより同図（
ｂ）ではロータ８の周辺部に形成された厚肉フランジ部
分８ａにおける面外たわみ振動が励振されており、同図
（Ｃ）では、皿バネ１０の圧接力を受けている薄肉部分
８ｂにおける垂直方向の振動（膜振動）が励振されてい
ることがわかる。

他の振動スペクトルの部分でも、同様の振動モードが励
振されている。

そして、これらの振動が、ロータ８の薄肉部分８ｂの表
面を音の放射面として、スピーカの禄に音を発している
。。

一方、本実施例では、上記の如く、ロータ２３はロータ
支持部２０．防振ゴム２２およびロータ本体２１より構
成され、従来例における薄肉部分８ｂに相当するのは防
振ゴム２２を介してロータ本体２１と接しているロータ
支持部２０の突起部２０ｂである。

ところで、突起部２０ｂは厚肉円板部２０ａから放射状
に張り出し形成され、複数個（９個）設けられているだ
けで、しかも長さ５〜１０ｍｍ、幅１〜４ｍｍと可聴音
の波長に対して十分小さい。このため、従来の如く突起
部２０ｂはスピーカの役割をせず、わずかな音が放射さ
れるだけである。

このため、不快音はほとんど発生しない。

また、ロータ２３を加圧する皿バネ１０の接触部位がロ
ータの中央部である厚肉円板部２０ａなので、ロータ２
３の振動は僅かしか皿バネ１０側に伝達されない。この
ため、皿バネ部分からの音の放射を大幅に減少でき、こ
の部分での不快音の発生を大幅に防止している。

また、ロータ２３をロータ支持部２０とリング状のロー
タ本体２１に分離し、両者の間にシリコンゴム等よりな
る低温特性に優れた防振ゴム２２を介在させたのて、ロ
ータ本体２１で発生した振動がロータ支持部２０側に伝
達される量か減衰され、この面でも不快音の発生が防止
されている。

なお、本実施例においても従来例同様のモータ特性が得
られ、無負荷時１ｏｏｒｐｍ、ロックトルク３ｋｇｆ＊
ｃｍのモータ特性が得られた。

次に、本発明の第２の実施例を第２図に基づいて説明す
る。

同図（ａ）はロータ部分の平面図、同図（ｂ）は同図（
ａ）の■−■線断面図である。

ところで、この第２の実施例は第１の実施例におけるロ
ータ支持部２０とロータ本体２１を一体にしてロータ３
３としたもので、防振ゴム２２は不要とされている。

すなわち−ロータ３３は、厚肉円板部３１とロータ本体
部３２と、両者の中間に放射状に形成された９本の連結
部３４より構成されている。

従って、第２の実施例では部品点数を少なくでき、低コ
ストにこの種超音波モータを得ることができるという効
果を有する。

なお、この実施例ては、厚肉円板部３１とロータ本体部
３２間に放射状に形成された連結部３４は、厚肉円板部
３１やロータ本体部３２と同一厚みで構成したか、連結
部３４の厚さを厚内円板部３１やロータ本体部３２より
薄くすると、ロータ本体部３２て発生した振動が厚内円
板部３１側に伝えられにくくなり、より不快音の発生を
防止することができる。

（発明の効果）本発明に係る超音波モータは、上記の如く、ロータを構
成する皿バネの加圧力を受ける部分が厚肉円板部とされ
るとともに、該厚肉円板部とステータから回転運動を与
えられる部分との間には複数の細い連結部を設けたので
、過負荷等が加えられた時にも不快音の発生を大幅に防
止できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された第１の実施例のロータ部分
の説明図、第２図は本発明が適用された第２の実施例の
ロータ部分の説明図、第３図は従来例における超音波モ
ータの作用説明図、第４図は従来例における超音波モー
タの断面図である。３・・・弾性体４・・・圧電素子５・・・ステータ１０・・・皿バネ１１・・・シャフト２０・・・ロータ支持部２０ａ・・・厚肉円板部２０ｂ・・・突起部（連結部）２１・・・ロータ本体２２・・・防振ゴム２３・・・ロータ２４・・・ゴムシート３１・・・厚肉円板部３２・・・ロータ本体部３３・・・ロータ３４・・・連結部特許出願人　　日産自動車株式会社第１図第４図第２図ｊ９゛覆」も巳ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

１．圧電素子に高周波電圧を印加することによってステ
ータ表面に超音波楕円振動を発生させ、該ステータと皿
バネの圧接力によって加圧接触するロータに回転運動を
与える超音波モータにおいて、上記ロータは上記皿バネの加圧力を受ける部分が厚肉円
板部とされるとともに、該厚肉円板部と上記ステータか
ら回転運動を与えられる部分との間には複数の細い連結
部が設けられていることを特徴とする超音波モータ。