JPH0479236B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0479236B2 JPH0479236B2 JP58197842A JP19784283A JPH0479236B2 JP H0479236 B2 JPH0479236 B2 JP H0479236B2 JP 58197842 A JP58197842 A JP 58197842A JP 19784283 A JP19784283 A JP 19784283A JP H0479236 B2 JPH0479236 B2 JP H0479236B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- piezoelectric vibrator
- piezoelectric
- movable element
- ultrasonic motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は圧電体を用いて駆動力を発生する超音
波モータに関する。
波モータに関する。
従来例の構成とその問題点
従来、電動機は回転子あるいは固定子に巻線あ
るいは磁石等を必要とした。これらの電動機の機
械的出力は、磁気回路を構成するところの前記回
転子と固定子の主に間隙等に比例しているので、
電気−機械変換効率を高めるためには高精度な加
工技術あるいは組立技術を必要とし、高価格とな
つた。また、一般にモータは高速回転ほど高効率
となるが、これは、変換のロスは巻線などでのロ
スが主であり、低速では高速時の３分の１ないし
５分の１程度と変換効率が低くなつていたことに
よる。
るいは磁石等を必要とした。これらの電動機の機
械的出力は、磁気回路を構成するところの前記回
転子と固定子の主に間隙等に比例しているので、
電気−機械変換効率を高めるためには高精度な加
工技術あるいは組立技術を必要とし、高価格とな
つた。また、一般にモータは高速回転ほど高効率
となるが、これは、変換のロスは巻線などでのロ
スが主であり、低速では高速時の３分の１ないし
５分の１程度と変換効率が低くなつていたことに
よる。
更に、通常のモータの回転速度は1000rpmない
し2000rpmあるいはそれ以上なので、実際に使用
される多くの場合において減速機を必要としてお
り、このため低寿命となりかつ価格高をまねいて
いる。
し2000rpmあるいはそれ以上なので、実際に使用
される多くの場合において減速機を必要としてお
り、このため低寿命となりかつ価格高をまねいて
いる。
また回転部品等の質量が構成上大きくなるため
に慣性モーメントが大きくなり、立上り、立下り
特性に欠けて、パルス駆動が困難である。このた
めパルス動作にはクラツチ機構あるいはブレーキ
などの部品類を必要としてコンパクト性に欠け
た。また、最近、弾性体表面に発生させた高周波
数の弾性波で動体を駆動する表面波モータが提案
されている。この様な表面波モータとしては、例
えば日経マグロウヒル社編の「日経メカニカル」
誌の1983年２月28日号の第44〜49頁に記載のもの
がある。
に慣性モーメントが大きくなり、立上り、立下り
特性に欠けて、パルス駆動が困難である。このた
めパルス動作にはクラツチ機構あるいはブレーキ
などの部品類を必要としてコンパクト性に欠け
た。また、最近、弾性体表面に発生させた高周波
数の弾性波で動体を駆動する表面波モータが提案
されている。この様な表面波モータとしては、例
えば日経マグロウヒル社編の「日経メカニカル」
誌の1983年２月28日号の第44〜49頁に記載のもの
がある。
同誌に記載の表面波モータは、１つのリング状
の圧電素子PZTを有する。そして、この圧電素
子を左右２つの半輪帯状の領域に区分けし、各領
域内には、円周方向に分割された電極を形成す
る。
の圧電素子PZTを有する。そして、この圧電素
子を左右２つの半輪帯状の領域に区分けし、各領
域内には、円周方向に分割された電極を形成す
る。
そして、同誌46頁の図５、図６に示される様
に、片方の領域の電極には端子Ａ、Ｅ間を通して
Vpsinω ｔの交流電圧を、他方の領域の電極には
端子Ｂ、Ｅを通して、位相が90度遅れたVpCOSω
ｔの交流電圧を印加する。その結果、弾性体には
曲げ振動が発生し、ロータが回転するものであ
る。
に、片方の領域の電極には端子Ａ、Ｅ間を通して
Vpsinω ｔの交流電圧を、他方の領域の電極には
端子Ｂ、Ｅを通して、位相が90度遅れたVpCOSω
ｔの交流電圧を印加する。その結果、弾性体には
曲げ振動が発生し、ロータが回転するものであ
る。
上記の様に構成された表面波モータは、コンパ
クトに構成できるなどの特徴を有するが、以下の
様な課題を有する。
クトに構成できるなどの特徴を有するが、以下の
様な課題を有する。
圧電素子の上記２つの領域をD1、D2とし、D1
内の電極にはVpsinω ｔの交流電圧が、またD2内
の電極にはVpCOSω ｔの交流電圧が印加される
ものとする。
内の電極にはVpsinω ｔの交流電圧が、またD2内
の電極にはVpCOSω ｔの交流電圧が印加される
ものとする。
この時、Vpsinω ｔの交流電圧印加によつて領
域D1内に励起される曲げ振動は、領域D2内には
減衰しつつ伝播する。同様に、VpCOSω ｔの交
流電圧印加によつて領域D2内に励起される曲げ
振動は、領域D1内には減衰しつつ伝播する。
域D1内に励起される曲げ振動は、領域D2内には
減衰しつつ伝播する。同様に、VpCOSω ｔの交
流電圧印加によつて領域D2内に励起される曲げ
振動は、領域D1内には減衰しつつ伝播する。
すなわち、各領域と曲げ振動成分は、各領域で
励起される振動成分と、他の領域から伝播してく
る減衰振動成分の合成となる。
励起される振動成分と、他の領域から伝播してく
る減衰振動成分の合成となる。
よく知られているように、減衰振動の様な不安
定な振動成分を合成成分に持つ振動は極めて不安
定であるため、結局、上記構成の圧電素子には、
時間的にも空間的にも不安定な曲げ振動が形成さ
れる事となる。
定な振動成分を合成成分に持つ振動は極めて不安
定であるため、結局、上記構成の圧電素子には、
時間的にも空間的にも不安定な曲げ振動が形成さ
れる事となる。
これは、1μ程度の微少振幅の曲げ振動でロー
タを駆動する表面波モータにとつては極めて不都
合な事態であり、事実、上記従来構成の表面波モ
ータを安定して動作させることは極めて困難であ
る。
タを駆動する表面波モータにとつては極めて不都
合な事態であり、事実、上記従来構成の表面波モ
ータを安定して動作させることは極めて困難であ
る。
発明の目的
本発明の目的は上記欠点を解決するために、電
気−機械変換子として高効率をなし、かつ安定し
た曲げ振動が得られる圧電振動子を用い、圧電振
動子の励起する運動を駆動力とする超音波モータ
を提供することである。
気−機械変換子として高効率をなし、かつ安定し
た曲げ振動が得られる圧電振動子を用い、圧電振
動子の励起する運動を駆動力とする超音波モータ
を提供することである。
発明の構成
上記課題を解決して上記の目的を達成するため
に、本発明の超音波モータは、 固定子と、可動子を有する超音波モータであつ
て、 固定子は、第１、および第２の板状の圧電振動
子が弾性体に固着されたものであり、 弾性体は、励振されて表面に進行波を発生し、
可動子が圧接されて駆動され、 第１、および第２の圧電振動子は、それぞれ板
状の圧電材料からなり、その表面をほほ等分に分
割する形の小電極群を有し、各電極に交流電圧が
印加されて隣接する各小電極領域は互いに逆方向
に分極され、かつ、第１、および第２の圧電振動
子の一方の小電極の中央部近傍が、他方の圧電振
動子の小電極の境界に位置するように積重された
ものであり、 上記構成の超音波モータにおいて、小電極群に
位相のずれた交流電圧を印加することにより、固
定子全域で安定した駆動が行なわれ、その結果、
上記の目的を達成する超音波モータが得られるの
である。
に、本発明の超音波モータは、 固定子と、可動子を有する超音波モータであつ
て、 固定子は、第１、および第２の板状の圧電振動
子が弾性体に固着されたものであり、 弾性体は、励振されて表面に進行波を発生し、
可動子が圧接されて駆動され、 第１、および第２の圧電振動子は、それぞれ板
状の圧電材料からなり、その表面をほほ等分に分
割する形の小電極群を有し、各電極に交流電圧が
印加されて隣接する各小電極領域は互いに逆方向
に分極され、かつ、第１、および第２の圧電振動
子の一方の小電極の中央部近傍が、他方の圧電振
動子の小電極の境界に位置するように積重された
ものであり、 上記構成の超音波モータにおいて、小電極群に
位相のずれた交流電圧を印加することにより、固
定子全域で安定した駆動が行なわれ、その結果、
上記の目的を達成する超音波モータが得られるの
である。
実施例の説明
本発明の実施例の詳細について図面を用いて説
明する。固定子は例えば第１図に示すような構造
を有する。円環形状の第１圧電振動子１の表面に
は例えば45°毎の領域に分割された８個の電極１
ａが設けられている。この電極１ａは銀、銀パラ
ジウム、ロジウムあるいはニツケルなどの導電材
料を用いて、第１圧電振動子１の表面に印刷、蒸
着あるいはメツキなどの方法により形成されてい
る。裏面に具備される電極（図示せず）は前記表
面電極と同様に分割されても、されていなくとも
良い。以上のように構成された第１圧電振動子１
の相隣合う電極毎に、板厚方向に分極方向が互に
異なるようにして分極を行なう。この結果第１図
において示すように互い違いにプラス極性あるい
はマイナス極性を有する領域からなる８極、４組
の強制励振動子が構成される。電極１ａは、分極
後は分割されている必要はなく、一括して電圧を
印加できるように接続される。円環形状の第２圧
電振動子２も第１圧電振動子１と同様の構造であ
り、互い違いにプラス極性あるいはマイナス極性
を有する８極、４組の駆動電極構造を有する強制
励振振動子が構成されている。
明する。固定子は例えば第１図に示すような構造
を有する。円環形状の第１圧電振動子１の表面に
は例えば45°毎の領域に分割された８個の電極１
ａが設けられている。この電極１ａは銀、銀パラ
ジウム、ロジウムあるいはニツケルなどの導電材
料を用いて、第１圧電振動子１の表面に印刷、蒸
着あるいはメツキなどの方法により形成されてい
る。裏面に具備される電極（図示せず）は前記表
面電極と同様に分割されても、されていなくとも
良い。以上のように構成された第１圧電振動子１
の相隣合う電極毎に、板厚方向に分極方向が互に
異なるようにして分極を行なう。この結果第１図
において示すように互い違いにプラス極性あるい
はマイナス極性を有する領域からなる８極、４組
の強制励振動子が構成される。電極１ａは、分極
後は分割されている必要はなく、一括して電圧を
印加できるように接続される。円環形状の第２圧
電振動子２も第１圧電振動子１と同様の構造であ
り、互い違いにプラス極性あるいはマイナス極性
を有する８極、４組の駆動電極構造を有する強制
励振振動子が構成されている。
前記第１圧電振動子１あるいは第２圧電振動子
２の最小振幅位置は、各々相隣合う電極どうしの
境界位置近傍となり、最大振幅位置は各々の電極
の中央近傍位置となる。そして、両圧電振動子
１，２は、第１圧電振動子１の最大振幅位置とな
る電極中央近傍に、第２圧電振動子２の最小振幅
位置となる相隣合う電極どうしの境界が位置する
よう重ね合わされている。
２の最小振幅位置は、各々相隣合う電極どうしの
境界位置近傍となり、最大振幅位置は各々の電極
の中央近傍位置となる。そして、両圧電振動子
１，２は、第１圧電振動子１の最大振幅位置とな
る電極中央近傍に、第２圧電振動子２の最小振幅
位置となる相隣合う電極どうしの境界が位置する
よう重ね合わされている。
以上のように構成された第１圧電振動子１及び
第２圧電振動子２は、圧電振動子と同等ないし１
０倍程度の厚みを有する固定子基体３に重ね合わ
せて取付けられる。この固定子基体３は、アルミ
ニウム、黄銅、鉄、ステンレス、焼入鋼、ナイロ
ン等の合成樹脂材料、セラミツク材料、ガラス材
料、あるいはそれらを複合化した複合材料等から
なる音響材料を用いて形成されている。
第２圧電振動子２は、圧電振動子と同等ないし１
０倍程度の厚みを有する固定子基体３に重ね合わ
せて取付けられる。この固定子基体３は、アルミ
ニウム、黄銅、鉄、ステンレス、焼入鋼、ナイロ
ン等の合成樹脂材料、セラミツク材料、ガラス材
料、あるいはそれらを複合化した複合材料等から
なる音響材料を用いて形成されている。
以上のように構成したものを第２図において示
す固定子４として用いる。第２図に示すように、
固定子４により定まる強制励振駆動周波数にて発
振器５により発振された出力信号を分岐し、一方
を直接増幅器７に、他方を移相器６を介して増幅
器８に入力する。前記移相器６では後述するよう
な正方向回転あるいは逆方向回転に使用する±
10°ないし±170°の範囲で位相シフトした信号が
整形される。前記発振器５の出力信号を直接増幅
器７に入力して増幅した信号をリード線９及び１
０により第１圧電振動子１に印加する。それによ
り固定子４には、第１圧電振動子１の分極方向が
互に異なるプラス極性あるいはマイナス極性を有
する領域の一対を１波長として８極、４組の強制
励振振動子に対応する４波長の強制励振波が発生
される。第２圧電振動子２も増幅器８の出力をリ
ード線１０，１１を介して印加することにより同
様に駆動される。
す固定子４として用いる。第２図に示すように、
固定子４により定まる強制励振駆動周波数にて発
振器５により発振された出力信号を分岐し、一方
を直接増幅器７に、他方を移相器６を介して増幅
器８に入力する。前記移相器６では後述するよう
な正方向回転あるいは逆方向回転に使用する±
10°ないし±170°の範囲で位相シフトした信号が
整形される。前記発振器５の出力信号を直接増幅
器７に入力して増幅した信号をリード線９及び１
０により第１圧電振動子１に印加する。それによ
り固定子４には、第１圧電振動子１の分極方向が
互に異なるプラス極性あるいはマイナス極性を有
する領域の一対を１波長として８極、４組の強制
励振振動子に対応する４波長の強制励振波が発生
される。第２圧電振動子２も増幅器８の出力をリ
ード線１０，１１を介して印加することにより同
様に駆動される。
第３図に第１圧電振動子１及び第２圧電振動子
２に電気信号を印加したときの、たて方向の歪を
周方向位置する変化として測定した結果を示す。
測定は測定個所にHe−Neがスレーザ光を照射
し、入射光と反射光との干渉法を用いて測定し
た。第３図ａにはリード線９及び１０に信号を印
加して第１圧電振動子１を駆動したときの測定結
果を示した。50V印加時±0.8μｍ程度の振幅を示
した。最小振幅位置は各々相隣合う電極と電極の
境界位置近傍となり、最大振幅位置は各々の電極
と中央近傍位置となつている。同様にして第２圧
電振動子２を駆動した場合に測定したたて方向歪
の結果を第３図ｂに示した。50V印加時±0.8μｍ
程度の振幅を示した。最小振幅位置は各々相隣合
う電極と電極の境界位置近傍となり、最大振幅位
置は各々の電極の中央近傍位置となつている。ま
た、各圧電振動子の振動は、第３図ａ，ｂに示す
通りの安定したものが得られている。
２に電気信号を印加したときの、たて方向の歪を
周方向位置する変化として測定した結果を示す。
測定は測定個所にHe−Neがスレーザ光を照射
し、入射光と反射光との干渉法を用いて測定し
た。第３図ａにはリード線９及び１０に信号を印
加して第１圧電振動子１を駆動したときの測定結
果を示した。50V印加時±0.8μｍ程度の振幅を示
した。最小振幅位置は各々相隣合う電極と電極の
境界位置近傍となり、最大振幅位置は各々の電極
と中央近傍位置となつている。同様にして第２圧
電振動子２を駆動した場合に測定したたて方向歪
の結果を第３図ｂに示した。50V印加時±0.8μｍ
程度の振幅を示した。最小振幅位置は各々相隣合
う電極と電極の境界位置近傍となり、最大振幅位
置は各々の電極の中央近傍位置となつている。ま
た、各圧電振動子の振動は、第３図ａ，ｂに示す
通りの安定したものが得られている。
次に第１圧電振動子１及び第２圧電振動子２を
第１図及び第２図に示した構成により同時に駆動
したときの測定結果を第３図ｃに示した。たて方
向の歪の分布において、ａとｂとの中間位置に振
幅が最大を示す位置が移動している。またたて方
向歪の最大振幅は約1.3倍程度に大きくなつてい
る。そして、その振動状態も、第３図ｃに示す通
りの安定したものである。ここで、前述のように
第２圧電振動子２は第１圧電振動子に対して±
10°ないし±170°位相シフトして駆動されるため、
合成波Ｃの最大振幅位置は、時間とともに一定方
向に移動する。
第１図及び第２図に示した構成により同時に駆動
したときの測定結果を第３図ｃに示した。たて方
向の歪の分布において、ａとｂとの中間位置に振
幅が最大を示す位置が移動している。またたて方
向歪の最大振幅は約1.3倍程度に大きくなつてい
る。そして、その振動状態も、第３図ｃに示す通
りの安定したものである。ここで、前述のように
第２圧電振動子２は第１圧電振動子に対して±
10°ないし±170°位相シフトして駆動されるため、
合成波Ｃの最大振幅位置は、時間とともに一定方
向に移動する。
固定子４の上には、可動子１２が当接してい
る。可動子１２は、摩擦材料あるいは弾性材料等
からなる弾性体１３とそれに結合された音響材料
１４から構成される。
る。可動子１２は、摩擦材料あるいは弾性材料等
からなる弾性体１３とそれに結合された音響材料
１４から構成される。
上述のように固定子４を駆動すると、固定子４
における可動子１２に面する側の振動の頂点が可
動子１２に接触し、しかもその頂点が時間ととも
に移動するため、可動子１２には横方向成分を有
する力が加えられることになる。かくして可動子
１２は、固定子４により定まる駆動周波数により
横方向成分による位置移動を繰り返す結果、ほぼ
１分間に数回転ないし数百回転程度の範囲での回
転運動を得ることができる。発生トルクは固定子
を構成するところの音響材料及び固定子等と面接
触をなす可動子の摩擦係数及び接触面積あるいは
受ける荷重の大きさ等により変化するが、数捨
ｇ・cmから数千ｇ・cmの範囲のトルクを得ること
ができた。また回転の方向については、基準信号
に対して＋10°ないし＋170°の範囲で位相シフト
した信号を第２圧電振動子に印加して駆動したと
きに得る回転を例えば正方向回転とすると、基準
信号に対して−10°ないし−170°の範囲で位相シ
フトした信号を同時に印加して駆動したときに得
る回転方向は逆方向の回転となる。また回転数は
印加信号の大きさあるいは位相、あるいは接触部
の受ける荷重等の大きさを選ぶことにより任意に
選定可能である。
における可動子１２に面する側の振動の頂点が可
動子１２に接触し、しかもその頂点が時間ととも
に移動するため、可動子１２には横方向成分を有
する力が加えられることになる。かくして可動子
１２は、固定子４により定まる駆動周波数により
横方向成分による位置移動を繰り返す結果、ほぼ
１分間に数回転ないし数百回転程度の範囲での回
転運動を得ることができる。発生トルクは固定子
を構成するところの音響材料及び固定子等と面接
触をなす可動子の摩擦係数及び接触面積あるいは
受ける荷重の大きさ等により変化するが、数捨
ｇ・cmから数千ｇ・cmの範囲のトルクを得ること
ができた。また回転の方向については、基準信号
に対して＋10°ないし＋170°の範囲で位相シフト
した信号を第２圧電振動子に印加して駆動したと
きに得る回転を例えば正方向回転とすると、基準
信号に対して−10°ないし−170°の範囲で位相シ
フトした信号を同時に印加して駆動したときに得
る回転方向は逆方向の回転となる。また回転数は
印加信号の大きさあるいは位相、あるいは接触部
の受ける荷重等の大きさを選ぶことにより任意に
選定可能である。
第４図及び第５図に別の構成から成る固定子１
５を示した。第１圧電振幅動子１′及び第２圧電
振動子２′のあいだに前記圧電振動子と同等ない
し10倍程度近傍の厚みからなる固定子基体３′を
装着したことを基本構成としている。各々の部材
の材料・構造は第１図の実施例と同様である。第
１圧電振動子１′及び第２圧電振動子２′の分極の
相対配置は、第１図及び第２図に示す構成の固定
子４と全く同様である。固定子１５の表面には導
電性材料１６及び１ケを付加している。また第５
図に示した固定子１５の駆動回路の構成は、第２
図において示した回路と全く同じ構成であるので
詳細な説明は省略する。
５を示した。第１圧電振幅動子１′及び第２圧電
振動子２′のあいだに前記圧電振動子と同等ない
し10倍程度近傍の厚みからなる固定子基体３′を
装着したことを基本構成としている。各々の部材
の材料・構造は第１図の実施例と同様である。第
１圧電振動子１′及び第２圧電振動子２′の分極の
相対配置は、第１図及び第２図に示す構成の固定
子４と全く同様である。固定子１５の表面には導
電性材料１６及び１ケを付加している。また第５
図に示した固定子１５の駆動回路の構成は、第２
図において示した回路と全く同じ構成であるので
詳細な説明は省略する。
この駆動回路を用いて固定子１５により定まる
強制励振周波数にて50V印加した時のたて方向の
歪を測定した。たて方向歪は第３図にて示したも
のと全く同じ結果が得られた。後述する第６図に
示す本発明による超音波モータの構成により前記
固定子１５を装着して駆動したところ、ほぼ１分
間に数回転ないし数百回転程度の範囲での回転運
動を得ることができた。発生トルクは固定子を構
成するところの前記音響材料及び前記固定子等と
面接触をなす可動子等の摩擦係数及び接触面積あ
るいは受ける荷重の大きさにより変化するが、数
捨ｇ・cmから数千ｇ・cmの範囲のトルクを得るこ
とができた。
強制励振周波数にて50V印加した時のたて方向の
歪を測定した。たて方向歪は第３図にて示したも
のと全く同じ結果が得られた。後述する第６図に
示す本発明による超音波モータの構成により前記
固定子１５を装着して駆動したところ、ほぼ１分
間に数回転ないし数百回転程度の範囲での回転運
動を得ることができた。発生トルクは固定子を構
成するところの前記音響材料及び前記固定子等と
面接触をなす可動子等の摩擦係数及び接触面積あ
るいは受ける荷重の大きさにより変化するが、数
捨ｇ・cmから数千ｇ・cmの範囲のトルクを得るこ
とができた。
第６図に第１図及び第２図、あるいは第４図及
び第５図に示した固定子等を用いた超音波モータ
の一実施例を示す。リード線９′，１０′，１１′
を付与された固定子４は緩衝体２１を介してガイ
ド円板２２に振動自由に装着されている。前記ガ
イド円板２２は締結部品２３にてフレーム２４に
固着されている。前記フレーム２４の上部には緩
衝板２５を介して、複数個の小球２６を回動自在
に具備した弾性板２７が締結部品２８により固着
されている。回転アーム２９のＶ形溝には前記複
数個の小球２６がはまつておりそれにより回転ア
ーム２９は回転を案内される。回転アーム２９は
クラツチ体３０を介して可動子１２と係合してい
る。可動子１２は固定子４との接触面に第２図に
おいて示したように摩擦材料あるいは弾性材料等
からなる弾性体１３等を具備している。回転軸３
１は締結部品３２，３３により前記回転アーム２
９に向着せられている。
び第５図に示した固定子等を用いた超音波モータ
の一実施例を示す。リード線９′，１０′，１１′
を付与された固定子４は緩衝体２１を介してガイ
ド円板２２に振動自由に装着されている。前記ガ
イド円板２２は締結部品２３にてフレーム２４に
固着されている。前記フレーム２４の上部には緩
衝板２５を介して、複数個の小球２６を回動自在
に具備した弾性板２７が締結部品２８により固着
されている。回転アーム２９のＶ形溝には前記複
数個の小球２６がはまつておりそれにより回転ア
ーム２９は回転を案内される。回転アーム２９は
クラツチ体３０を介して可動子１２と係合してい
る。可動子１２は固定子４との接触面に第２図に
おいて示したように摩擦材料あるいは弾性材料等
からなる弾性体１３等を具備している。回転軸３
１は締結部品３２，３３により前記回転アーム２
９に向着せられている。
以上に説明した構成の超音波モータにおいて、
前記リード線９′，１０′，１１′にて前記固定子
４に駆動信号を印加すると、前記可動子１２の回
転と共に前記回転軸３１が回転をはじめる。クラ
ツチ体３０は起動時あるいは不備のトルク増大時
にはたらいてそれらを緩和する。
前記リード線９′，１０′，１１′にて前記固定子
４に駆動信号を印加すると、前記可動子１２の回
転と共に前記回転軸３１が回転をはじめる。クラ
ツチ体３０は起動時あるいは不備のトルク増大時
にはたらいてそれらを緩和する。
以上の構成から成る超音波モータの電力効率を
測定したところDC・マイクロモータ等とほぼ同
等以上の効率を得た。また円環形にも成形できる
ので肉厚内収納が可能となり、見掛けの収納面積
を感じさせないばかりか駆動信号の位相を変化さ
せるだけで正転・逆転駆動が任意に可能となり、
かつ100rpm以下の低速回転において数線ｇ・cm
程度のトルクが発生できる。また回転数は印加信
号の大きさあるいは位相、あるいは接触部の受け
る荷重等の大きさを選ぶことにより任意に選定可
能である。したがつて減速機等が全く不要であ
る。かつ常に接触摩擦対偶をなすので慣性モーメ
ントが無く、微小なパルス動作性に富むうえにコ
ンパクト性に優れている。また構造が至つて簡単
であるので低価格である。
測定したところDC・マイクロモータ等とほぼ同
等以上の効率を得た。また円環形にも成形できる
ので肉厚内収納が可能となり、見掛けの収納面積
を感じさせないばかりか駆動信号の位相を変化さ
せるだけで正転・逆転駆動が任意に可能となり、
かつ100rpm以下の低速回転において数線ｇ・cm
程度のトルクが発生できる。また回転数は印加信
号の大きさあるいは位相、あるいは接触部の受け
る荷重等の大きさを選ぶことにより任意に選定可
能である。したがつて減速機等が全く不要であ
る。かつ常に接触摩擦対偶をなすので慣性モーメ
ントが無く、微小なパルス動作性に富むうえにコ
ンパクト性に優れている。また構造が至つて簡単
であるので低価格である。
発明の効果
以上のように本発明による超音波モータは、固
定子に２個の圧電振動子を備え、その両圧電振動
子は可動子移動方向において交互に分極の向きの
逆転した少くとも一対の領域に分割されるととも
に、互いにほぼ半領域ずらして配置され、その固
定子には可動子が当接させられた構成であり、両
圧電振動子に互いに位相のずれた所定周波数の電
圧を印加することにより、一定方向に移動し、か
つ安定した振動波が固定子中に発生し、可動子が
駆動されるものである。したがつて極めて簡単な
構造で超音波モータを構成することができ、小型
で応答が良く、かつ安定して動作するモータを実
現できる。更に、圧電振動子を２枚にしたこと
で、重量や体積の増大を殆ど伴うことなく、従来
の表面波モータの２倍前後の高出力を得ることが
できる。
定子に２個の圧電振動子を備え、その両圧電振動
子は可動子移動方向において交互に分極の向きの
逆転した少くとも一対の領域に分割されるととも
に、互いにほぼ半領域ずらして配置され、その固
定子には可動子が当接させられた構成であり、両
圧電振動子に互いに位相のずれた所定周波数の電
圧を印加することにより、一定方向に移動し、か
つ安定した振動波が固定子中に発生し、可動子が
駆動されるものである。したがつて極めて簡単な
構造で超音波モータを構成することができ、小型
で応答が良く、かつ安定して動作するモータを実
現できる。更に、圧電振動子を２枚にしたこと
で、重量や体積の増大を殆ど伴うことなく、従来
の表面波モータの２倍前後の高出力を得ることが
できる。
第１図は本発明の一実施例における超音波モー
タの固定子の分解斜視図、第２図は、同固定子を
用いた超音波モータの概要とその駆動回路を示す
断面図、第３図は第２図の超音波モータ固定子に
おける歪分布図、第４図は他の実施例における固
定子の分解斜視図、第５図は同固定子とその駆動
回路の概要を示す断面図、第６図は本発明の一実
施例における超音波モータの具体的構造を示す一
部断面で示した正面図である。 １，２……圧電振動子、３……固定子基体、４
……固定子、５……発振器、６……移相器、７，
８……増幅器、１２……可動子。
タの固定子の分解斜視図、第２図は、同固定子を
用いた超音波モータの概要とその駆動回路を示す
断面図、第３図は第２図の超音波モータ固定子に
おける歪分布図、第４図は他の実施例における固
定子の分解斜視図、第５図は同固定子とその駆動
回路の概要を示す断面図、第６図は本発明の一実
施例における超音波モータの具体的構造を示す一
部断面で示した正面図である。 １，２……圧電振動子、３……固定子基体、４
……固定子、５……発振器、６……移相器、７，
８……増幅器、１２……可動子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固定子４と、可動子１２を有する超音波モー
タであつて、 固定子４は、第１、および第２の板状の圧電振
動子１，１′；２，２′が弾性体３，３′に固着さ
れたものであり、 弾性体３，３′は、励振されて表面に進行波を
発生し、可動子１２が圧接されて駆動され、 第１、および第２の圧電振動氏１，１′；２，
２′は、それぞれ板状の圧電材料からなり、その
表面をほぼ等分に分解する形の小電極群１ａを有
し、各電極に交流電圧が印加されて隣接する各小
電極領域は互いに逆方向に分極され、かつ、第
１、および第２の圧電振動子１，１′；２，２′の
一方の小電極の中央部近傍が、他方の圧電振動子
の小電極の境界に位置するように積重されたもの
である 超音波モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58197842A JPS6091878A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 超音波モータ |
| US06/663,453 US4562373A (en) | 1983-10-21 | 1984-10-22 | Piezoelectric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58197842A JPS6091878A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091878A JPS6091878A (ja) | 1985-05-23 |
| JPH0479236B2 true JPH0479236B2 (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=16381242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58197842A Granted JPS6091878A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091878A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60210172A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-22 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS62196084A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPH04217882A (ja) * | 1990-12-19 | 1992-08-07 | Nikon Corp | 超音波モータ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU805475A1 (ru) * | 1978-05-12 | 1981-02-15 | Специальное Проектно-Конструкторскоеи Технологическое Бюро Малых Электри-Ческих Машин Производственного Объеди-Нения "Эльфа" | Вибродвигатель |
| JPS6055865A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-04-01 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 超音波モータ |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP58197842A patent/JPS6091878A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091878A (ja) | 1985-05-23 |
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