JPH0479237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、進行波をともなう超音波振動を圧電
体を用いて発生させることにより駆動力を得る表
面波型超音波モータ（以下単に超音波モータとい
う）に関する。 従来の技術 第１図は超音波モータの構成を示す断面図であ
る。圧電体１の発する振動によつて固定子２に進
行波を含む振動が生じ、その進行波振動がナツト
３によつて加圧されて固定子２に接触しているシ
ート状成型物４および回転子５を回転させる。 この際固定子２と回転子５の接触加圧状態が超
音波モータとしての起動トルク、無負荷回転数、
モータ効率、寿命などの諸特性を決定づける一つ
の要因となる。従来、固定子２と回転子５の接触
は金属どうしの接触が主に考えられてきた。ま
た、別途の方法として、例えば特開昭59−188381
号公報においては、接触面にスライダーという部
材を挿入し均一な圧力で接触させることにより、
高い効率を得、大きな駆動力の発生が図られてい
るが、スライダーに関しての具体的組成やその効
果については何も述べられていない。 発明が解決しようとする問題点 超音波モータにおいて、固定子と回転子の接触
面において、モータとしての良好な性能を得、実
用に耐えうるものは、いまだ存在しない。金属ど
うしの接触では、固定子および回転子の接触面
は、超精密加工を施し平面加工精度をミクロンオ
ーダーにする必要があつた。さらに、超音波振動
下では金属の接触による騒音が発生し実用上問題
であつた。金属以外の接触を得るために、異方性
を持たせたスライダーあるいは可撓性を有するス
ライダーなどの提案が成されているが、通常の市
販のそのような摩擦材料を用いると、接触面が摩
擦することによつて生じる摩耗が原因で、起動ト
ルク、無負荷回転数、効率等の諸性能の劣化が起
こり、モータの寿命が非常に短くなるという欠点
を有していた。実用に供しうる超音波モータの固
定子と回転子との接触の際の条件は、(1)モータ回
転時に騒音がでにくいこと、(2)モータの固定子と
回転子が加圧接触することによつて生じる駆動力
（トルク）が大きいこと、(3)モータの回転時に接
触面が摩擦することにより発生する摩耗量が極力
少なく、長時間安定に性能が維持できること、の
三点をともに満足する構成を提供することが本発
明の目的であり、課題となつていた。 問題点を解決するための手段 ビスマレイミドートリアジンに可とう性付与剤
を添加してなる樹脂に、芳香族ポリアミド繊維を
体積含有率にて２％以上60％以下の割合で分散さ
せたシート状成型物を超音波モータの固定部と回
転子の接触面のどちらか一方に装着する。 作 用 ビスマレイミドートリアジン樹脂というポリイ
ミド系の耐熱性の非常に優れた樹脂成分を採用し
たことと、芳香族ポリアミド繊維を樹脂中に分散
させたことにより、接触面が摩擦することにより
生じる摩耗が極端に少なくなる。それ故摩耗によ
るモータ諸性能の低下および劣化は抑制される。 さらに、シート状成型物中に可とう性付与剤を
含んでいるので金属どうしや金属と硬質プラスチ
ツクの接触摩擦に比べ、モータ回転時の騒音が極
めて低くなる。また、上記のシート状成型物は、
摩擦系数も比較的大きく、大きいトルクを得るこ
とができる。 実施例 ビスマレイミドートリアジンに可とう性付与剤
を添加してなる樹脂としては、市販の樹脂
（BT2112）がある。芳香族ポリアミド繊維とし
ては繊維を解こうすることにより得られるパルプ
状のものおよびチヨツプドストランドなどが市販
されている。以下、その具体的実施例につき述べ
る。 ビスマレイミドートリアジンに約30重量％の可
とう性付与剤を添加してなる樹脂としては市販の
BT2112（三菱がす化学社製）を固形分にて９重
量部用い２mmに切断された芳香族ポリアミド繊維
（ケブラー、デユポン社製）のパルプ状のもの１
重量部を混ぜて加圧式の混練機を用い、室温にて
10分間混練した。この操作により短繊維がマトリ
ツクス樹脂中に均一に分散した。これを、シート
状に予備成型しその後予備加熱することにより樹
脂中に含まれていた溶媒を除去せしめ、圧縮成型
機で200℃、200Kg／cm²の条件にて２時間加圧加熱
することにより樹脂を硬化させて、厚さ0.5mmの
シート状成型物Ａを得た。 図の示すように上記のシート状成型物Ａ１を所
定の大きさに切断し、第１図の構成の超音波モー
タの金属よりなる回転子４に市販の接着剤を用い
て装着した。便宜上、回転子５に装着したが、固
定子２に装着してもなんら支障はない。さらに、
圧電体１を底面に接着した金属よりなる固定子２
に回転子５をナツト３により締め付けて両者を加
圧接触させた。このようにして得られた超音波モ
ータを圧電体１による進行波を伴う振動により駆
動させた結果を第１表に示した。

【表】 超音波モータの起動トルクは、固定子２と回転
子５との接触による摩擦係数と相関があり、摩擦
係数の大きい組み合わせほどその起動トルクが大
きくなり、モータとしての性能も優れていること
になる。シート状成型物Ａはその動摩擦係数が
0.60とその他のプラスチツク材料の値0.1〜0.4に
比べかなり大きく、それ故大きな起動トルクが得
られた。超音波モータの効率は、入力電力に対す
る機械出力の比で定義され、両者を測定すること
により算出したが、シート状成型物Ａの場合には
効率38％とかなり高かつた。100万回後の摩耗量
は、実際に超音波モータを100万回転駆動させた
後のシート状成型物の摩耗した深さを表面形状測
定器にて測定したものである。駆動条件として
は、回転角90°のステツプ回転にて負荷を300ｇ
ｆ・cmとし、見掛けの回転数が100rpmで行つた。
シート状成型物Ａを用いた場合、駆動中回転数の
変化あるいは騒音の発生などは全くみられず初期
状態と同様の条件にて回転していた。さらに、摩
耗量は100万回後でも4.8μｍと非常に少なかつた。 比較のためシート状成型物Ａと同条件で行つ
た、従来からクラツチのライニング材として用い
られている摩擦係数の比較的大きな市販の摩擦材
料を試験した場合の結果も併せて示す。比較例の
場合には同条件にて５万回にて停止した。この
際、摩耗が激しく５万回で約60μｍ削れており駆
動とともに回転数が減少してゆき実用に全く耐え
るものではなかつた。また、駆動中騒音が発生し
た。 さらに、芳香族ポリアミド繊維を体積含有率に
てそれぞれ５％と30％含むシート状成型物Ｂ，Ｃ
を作成し、同様にモータ諸性能を評価した結果を
第１表に示す。芳香族ポリアミド繊維を添加しな
いものは、シート状成型物Ａの約100倍摩耗が速
く使用に耐えなかつた。芳香族ポリアミド繊維が
体積含有率にて２％未満の場合は同様に耐摩耗性
に関して良好ではなかつた。また、体積含有率に
て60％を超える芳香族ポリアミド繊維を加えるこ
とは合成上困難であつた。30％以上60％以下の範
囲では芳香族ポリアミド繊維がマトリツクス樹脂
中に分散しにくいので、シート状成型物中に２％
以上30％以下の割合で芳香族ポリアミド繊維を含
有するのが好ましい。一方、可とう性付与剤の量
をそれぞれ10％、20％重量％に減少させたシート
状成型物Ｄ、Ｅについても第１表にいずれも充分
なモータ諸性能が得られた。 発明の効果 シート状成型物を固定氏と回転子のどちらか一
方に装着することにより、摩耗が極端に少なく、
摩耗によるモータ諸性能の低下および劣化がほと
んど起こらず、超音波モータとしてのトルクも大
きく、かつモータ回転時に全く騒音がでない実用
に提供しうる超音波モータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波モータの構成を示す断面図であ
る。 １……圧電体、２……固定子、３……ナツト、
４……シート状成型物、５……回転子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定子２と回転子５が相互に接触加圧される
   ことにより圧電体１による進行波をともなう振動
   が固定子２を通して回転子５へと伝えられ回転子
   ５が駆動される表面波型超音波モータにおいて、
   ビスマレイミドーアジンに可とう性付与剤を添加
   してなる樹脂に芳香族ポリアミド繊維を体積含有
   率にて２％以上60％以下の割合で分散させたシー
   ト状成型物４を、前記固定子２と前記回転子５の
   接触面のどちらか一方に装着したことを特徴とす
   る表面波型超音波モータ。