JPH05336763A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH05336763A JPH05336763A JP4134697A JP13469792A JPH05336763A JP H05336763 A JPH05336763 A JP H05336763A JP 4134697 A JP4134697 A JP 4134697A JP 13469792 A JP13469792 A JP 13469792A JP H05336763 A JPH05336763 A JP H05336763A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電体の駆動電極面積を大きくとることによ
って、駆動効率が良く、しかも動作が安定した超音波モ
ータを提供する。 【構成】 圧電体２に励振する弾性進行波の２分の１波
長相当の共通電極を設置する。また、圧電体２に励振す
る弾性進行波の４分の１波長相当の共通電極と振動検出
用電極を設置する。 【効果】 圧電体の駆動電極面積を大きくとることがで
きるため、超音波モータの駆動効率を大きくすることが
できる。
って、駆動効率が良く、しかも動作が安定した超音波モ
ータを提供する。 【構成】 圧電体２に励振する弾性進行波の２分の１波
長相当の共通電極を設置する。また、圧電体２に励振す
る弾性進行波の４分の１波長相当の共通電極と振動検出
用電極を設置する。 【効果】 圧電体の駆動電極面積を大きくとることがで
きるため、超音波モータの駆動効率を大きくすることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電体により励振した
弾性振動を駆動力とする超音波モータの構成に関するも
のである。
弾性振動を駆動力とする超音波モータの構成に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧電セラミック等の圧電体により
構成した振動体を励振し、これを駆動力とする超音波モ
ータが注目されている。
構成した振動体を励振し、これを駆動力とする超音波モ
ータが注目されている。
【０００３】以下に、図面を参照しながら従来の超音波
モータについて説明を行う。図１１は円板型超音波モー
タの斜視図であり、弾性基板１の主面の一方に、圧電体
２を貼り合わせて振動体３を構成している。また、弾性
基板１の他方の主面には、突起体１ａが設置されてい
る。４は弾性体、５は耐摩耗性の摩擦材であり、互いに
貼り合わせて移動体６を構成している。移動体６は、摩
擦材５を介して、振動体３に加圧接触している。圧電体
２に電界を印加すると振動体３の周方向に曲げ振動の進
行波が励振され、移動体６が摩擦力により駆動される。
モータについて説明を行う。図１１は円板型超音波モー
タの斜視図であり、弾性基板１の主面の一方に、圧電体
２を貼り合わせて振動体３を構成している。また、弾性
基板１の他方の主面には、突起体１ａが設置されてい
る。４は弾性体、５は耐摩耗性の摩擦材であり、互いに
貼り合わせて移動体６を構成している。移動体６は、摩
擦材５を介して、振動体３に加圧接触している。圧電体
２に電界を印加すると振動体３の周方向に曲げ振動の進
行波が励振され、移動体６が摩擦力により駆動される。
【０００４】図１２は前記円板型超音波モータにおける
圧電体２の電極構造の一例を示しており、円周方向に４
波の曲げ振動を励振するように構成している。同図にお
いて、斜線を施したＡ0、Ｂ0は、それぞれ２分の１波長
相当の小領域からなる電極群である。Ｃ0は４分の１波
長、Ｄ0は４分の３波長の長さの電極である。従って、
Ａ0の電極群とＢ0の電極群とは互いに、位置的に４分の
１波長（＝９０度）の位相差を持つ。また電極群Ａ0、
Ｂ0内の隣合う小電極部は、互いに反対に厚み方向に分
極されている。圧電体２の弾性基板１との接着面は、同
図に示された面と反対の面であり、電極はベタ電極であ
る。使用時には、同図に斜線で示したようにそれぞれ短
絡して用いられる。
圧電体２の電極構造の一例を示しており、円周方向に４
波の曲げ振動を励振するように構成している。同図にお
いて、斜線を施したＡ0、Ｂ0は、それぞれ２分の１波長
相当の小領域からなる電極群である。Ｃ0は４分の１波
長、Ｄ0は４分の３波長の長さの電極である。従って、
Ａ0の電極群とＢ0の電極群とは互いに、位置的に４分の
１波長（＝９０度）の位相差を持つ。また電極群Ａ0、
Ｂ0内の隣合う小電極部は、互いに反対に厚み方向に分
極されている。圧電体２の弾性基板１との接着面は、同
図に示された面と反対の面であり、電極はベタ電極であ
る。使用時には、同図に斜線で示したようにそれぞれ短
絡して用いられる。
【０００５】この電極群Ａ0、Ｂ0に（数１）で表される
電圧Ｖ1及び、（数２）で表される電圧Ｖ2をそれぞれ印
加すれば、
電圧Ｖ1及び、（数２）で表される電圧Ｖ2をそれぞれ印
加すれば、
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】
【０００８】ただし、Ｖ0は電圧の瞬時値、ωは角周波
数、ｔは時間を示す。振動体３には（数３）で表され
る、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励振され
る。
数、ｔは時間を示す。振動体３には（数３）で表され
る、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励振され
る。
【０００９】
【数３】
【００１０】ただし、ξは曲げ振動の振幅値、ξ0は曲
げ振動の振幅の瞬時値、ｋは波数、λは波長、ｘは位置
を示す。
げ振動の振幅の瞬時値、ｋは波数、λは波長、ｘは位置
を示す。
【００１１】図１３は振動体３の表面のＡ点が進行波を
励振することによって、長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動
をし、振動体３上に加圧して設置された移動体６が、楕
円の頂点Ｐ近傍で接触することにより、摩擦力により波
の進行方向とは逆方向に（数４）で表される速度ｖで運
動する様子を示している。
励振することによって、長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動
をし、振動体３上に加圧して設置された移動体６が、楕
円の頂点Ｐ近傍で接触することにより、摩擦力により波
の進行方向とは逆方向に（数４）で表される速度ｖで運
動する様子を示している。
【００１２】
【数４】
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】振動体に弾性進行波を
励振するため、振動体を構成する圧電体上に複数の定在
波が励振できるように駆動電極を設置する。しかし、従
来例で説明した図１２に示すような駆動電極構成では、
定在波の４分の１波長相当の長さの電極Ｃ0と、４分の
３波長相当の長さの電極Ｄ0の２つの駆動しない電極を
設置するため、１波長相当の長さの電極が駆動に用いら
れないためモータの出力が小さいという課題を有してい
た。この課題は特に超音波モータが小さくなった時に
は、大きな欠点であった。
励振するため、振動体を構成する圧電体上に複数の定在
波が励振できるように駆動電極を設置する。しかし、従
来例で説明した図１２に示すような駆動電極構成では、
定在波の４分の１波長相当の長さの電極Ｃ0と、４分の
３波長相当の長さの電極Ｄ0の２つの駆動しない電極を
設置するため、１波長相当の長さの電極が駆動に用いら
れないためモータの出力が小さいという課題を有してい
た。この課題は特に超音波モータが小さくなった時に
は、大きな欠点であった。
【００１４】また、圧電体の駆動電極間でアドミッタン
スの周波数特性が等しい場合、同振幅で時間的に９０度
位相が異なる交流電圧を駆動電極に印加すれば、振動体
に安定して進行波を励振することができる。しかし、共
通電極にリード線を接続した場合には、その接続位置に
よっては、共通電極とリード線との接続部分の半田の質
量やリード線の質量等の影響で、駆動電極間で共振周波
数や共振抵抗が異なり、同振幅で時間的に９０度位相が
異なる交流電圧を駆動電極に印加しても、振動体に励振
する進行波に定在波成分が重畳され、超音波モータの動
作が不安定になるという課題も有していた。
スの周波数特性が等しい場合、同振幅で時間的に９０度
位相が異なる交流電圧を駆動電極に印加すれば、振動体
に安定して進行波を励振することができる。しかし、共
通電極にリード線を接続した場合には、その接続位置に
よっては、共通電極とリード線との接続部分の半田の質
量やリード線の質量等の影響で、駆動電極間で共振周波
数や共振抵抗が異なり、同振幅で時間的に９０度位相が
異なる交流電圧を駆動電極に印加しても、振動体に励振
する進行波に定在波成分が重畳され、超音波モータの動
作が不安定になるという課題も有していた。
【００１５】一方、振動体に励振する振動を検出するた
めには、振動体、移動体、あるいは外部にセンサを設置
するか、もしくは振動体を構成する圧電体の一部をセン
サとして用いなければならない。しかし、振動体、移動
体、あるいは外部に振動センサを設置した場合、モータ
を構成する部品点数とコストの増加につながるという課
題を有している。
めには、振動体、移動体、あるいは外部にセンサを設置
するか、もしくは振動体を構成する圧電体の一部をセン
サとして用いなければならない。しかし、振動体、移動
体、あるいは外部に振動センサを設置した場合、モータ
を構成する部品点数とコストの増加につながるという課
題を有している。
【００１６】また、振動体を構成する圧電体の一部をセ
ンサとして用いた場合、図１２に示すような駆動電極構
成をとると、電極Ｃ0もしくは、電極Ｄ0を振動センサと
して用いることができるが、１波長相当の長さの電極が
駆動に用いられないという課題も有していた。
ンサとして用いた場合、図１２に示すような駆動電極構
成をとると、電極Ｃ0もしくは、電極Ｄ0を振動センサと
して用いることができるが、１波長相当の長さの電極が
駆動に用いられないという課題も有していた。
【００１７】更に、共通電極とセンサ電極にリード線を
接続する位置により、共通電極とリード線との接続部分
の質量、センサ電極とリード線との接続部分の質量やリ
ード線の質量等の影響で、駆動電極間で共振周波数や共
振抵抗が異なり、同振幅で時間的に９０度位相が異なる
交流電圧を駆動電極に印加しても、振動体に不要振動を
励振したり、あるいは駆動電極間での共振周波数や共振
抵抗の違いを考慮した駆動制御回路が必要であるという
という課題も有していた。
接続する位置により、共通電極とリード線との接続部分
の質量、センサ電極とリード線との接続部分の質量やリ
ード線の質量等の影響で、駆動電極間で共振周波数や共
振抵抗が異なり、同振幅で時間的に９０度位相が異なる
交流電圧を駆動電極に印加しても、振動体に不要振動を
励振したり、あるいは駆動電極間での共振周波数や共振
抵抗の違いを考慮した駆動制御回路が必要であるという
という課題も有していた。
【００１８】本発明は上記課題を解決し、駆動電極面積
を大きくとれることにより、駆動効率が良く、しかも動
作が安定した超音波モータを提供することを目的とする
ものである。
を大きくとれることにより、駆動効率が良く、しかも動
作が安定した超音波モータを提供することを目的とする
ものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の超音波モータは、圧電体に励振する弾性進行
波の２分の１波長相当の電極を設置し、更にその電極が
共通電極として作用する構造を有し、その上、この共通
電極のリード線接続位置が、励振する弾性進行波を構成
する複数の定在波に対して互いに同様な位置関係にある
構造を有している。
に本発明の超音波モータは、圧電体に励振する弾性進行
波の２分の１波長相当の電極を設置し、更にその電極が
共通電極として作用する構造を有し、その上、この共通
電極のリード線接続位置が、励振する弾性進行波を構成
する複数の定在波に対して互いに同様な位置関係にある
構造を有している。
【００２０】また、圧電体に弾性進行波の４分の１波長
相当の共通電極と、４分の１波長相当の振動検出用電極
を設置し、更にそれぞれの電極が共通電極と振動検出用
電極として作用する構造を有し、その上、共通電極のリ
ード線接続位置と、振動検出用電極とリード線の接続位
置がそれぞれ、励振する弾性進行波を構成する複数の定
在波に対して互いに同様な位置関係にあるような構造を
有するものである。
相当の共通電極と、４分の１波長相当の振動検出用電極
を設置し、更にそれぞれの電極が共通電極と振動検出用
電極として作用する構造を有し、その上、共通電極のリ
ード線接続位置と、振動検出用電極とリード線の接続位
置がそれぞれ、励振する弾性進行波を構成する複数の定
在波に対して互いに同様な位置関係にあるような構造を
有するものである。
【００２１】
【作用】圧電体の駆動電極面積を大きくとることができ
るため、超音波モータの駆動効率が大きくなり、しかも
安定した動作を得ることができる。
るため、超音波モータの駆動効率が大きくなり、しかも
安定した動作を得ることができる。
【００２２】
【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００２３】図１（ａ）は円板型超音波モータの圧電体
の第１面の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示
した圧電体の第２面の平面図であり、円板形振動体に径
方向１次・周方向３次の撓み振動を励振する。
の第１面の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示
した圧電体の第２面の平面図であり、円板形振動体に径
方向１次・周方向３次の撓み振動を励振する。
【００２４】図１（ｂ）において、圧電体２の第２面に
は、互いに位置的に前記進行波の４分の１波長相当の位
相差をもつ電極Ｄ、Ｅと、前記進行波の２分の１波長相
当の電極Ｆが構成されている。図１（ａ）において、圧
電体２の第１面には、互いに位置的に前記進行波の４分
の１波長相当の位相差をもつ電極群Ａ、Ｂと、２分の１
波長相当の電極Ｃが構成されている。電極群Ａは前記進
行波の２分の１波長相当の小電極部ａ1、ａ2と、４分の
１波長相当の小電極部ａ3から成る。同様に電極群Ｂは
前記進行波の２分の１波長相当の小電極部ｂ1、ｂ2と、
４分の１波長相当の小電極部ｂ3から成る。第１面の電
極群Ａ、Ｂ、及び電極Ｃはそれぞれ第２面の電極Ｄ、
Ｅ、Ｆに対応して構成されている。即ち、図１（ａ）を
裏返して図１（ｂ）に重ね合わした場合、電極群Ａは電
極Ｄに、電極群Ｂは電極Ｅに、電極Ｃは電極Ｆにそれぞ
れ対向している。
は、互いに位置的に前記進行波の４分の１波長相当の位
相差をもつ電極Ｄ、Ｅと、前記進行波の２分の１波長相
当の電極Ｆが構成されている。図１（ａ）において、圧
電体２の第１面には、互いに位置的に前記進行波の４分
の１波長相当の位相差をもつ電極群Ａ、Ｂと、２分の１
波長相当の電極Ｃが構成されている。電極群Ａは前記進
行波の２分の１波長相当の小電極部ａ1、ａ2と、４分の
１波長相当の小電極部ａ3から成る。同様に電極群Ｂは
前記進行波の２分の１波長相当の小電極部ｂ1、ｂ2と、
４分の１波長相当の小電極部ｂ3から成る。第１面の電
極群Ａ、Ｂ、及び電極Ｃはそれぞれ第２面の電極Ｄ、
Ｅ、Ｆに対応して構成されている。即ち、図１（ａ）を
裏返して図１（ｂ）に重ね合わした場合、電極群Ａは電
極Ｄに、電極群Ｂは電極Ｅに、電極Ｃは電極Ｆにそれぞ
れ対向している。
【００２５】圧電体２を分極する時は、第２面を金属な
どの導電体の上に置くことにより共通電極として、第１
面の電極群Ａ、Ｂの小電極部と電極Ｃは図１（ａ）に示
した符号のように分極する。尚、分極方向はこの方向だ
けに限られたものではなく、電極Ｃは分極しなくても構
わない。分極後の圧電体２は、第１面を弾性基板１に接
着し、第２面の電極Ｆを弾性基板１に電気的に接続する
ことにより振動体３を構成する。
どの導電体の上に置くことにより共通電極として、第１
面の電極群Ａ、Ｂの小電極部と電極Ｃは図１（ａ）に示
した符号のように分極する。尚、分極方向はこの方向だ
けに限られたものではなく、電極Ｃは分極しなくても構
わない。分極後の圧電体２は、第１面を弾性基板１に接
着し、第２面の電極Ｆを弾性基板１に電気的に接続する
ことにより振動体３を構成する。
【００２６】圧電体２の位置的に９０度位相が異なる電
極Ｄ、Ｅに、時間的に９０度位相が異なる電気信号を入
力すると振動体３には径方向１次・周方向３次の撓み振
動を励振することができる。従って、圧電体２で振動体
の駆動に用いられている電極は、電極Ｄ、Ｅで、電極Ｆ
だけが駆動電極として用いていないので、前記進行波の
２分の１波長相当分だけが駆動に用いられないことにな
る。
極Ｄ、Ｅに、時間的に９０度位相が異なる電気信号を入
力すると振動体３には径方向１次・周方向３次の撓み振
動を励振することができる。従って、圧電体２で振動体
の駆動に用いられている電極は、電極Ｄ、Ｅで、電極Ｆ
だけが駆動電極として用いていないので、前記進行波の
２分の１波長相当分だけが駆動に用いられないことにな
る。
【００２７】以上のように本実施例によれば、圧電体の
駆動電極面積を大きくとることができるため、駆動効率
が良く、しかも動作が安定した超音波モータを得ること
ができる。
駆動電極面積を大きくとることができるため、駆動効率
が良く、しかも動作が安定した超音波モータを得ること
ができる。
【００２８】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００２９】図２は圧電体の断面図と、圧電体の駆動電
極により励振される波動との関係を示している。
極により励振される波動との関係を示している。
【００３０】図２における圧電体２は、図１における圧
電体２の断面を示しており、波動α、βはそれぞれ駆動
電極Ｄ、Ｅにより励振される定在波である。
電体２の断面を示しており、波動α、βはそれぞれ駆動
電極Ｄ、Ｅにより励振される定在波である。
【００３１】図３（ａ）、（ｂ）は電極Ｄ、Ｅのアドミ
ッタンスの周波数特性である。図３（ａ）は電極Ｆのｆ
1でリード線を接続した場合であり、図３（ｂ）はｆ2で
リード線を接続した場合である。
ッタンスの周波数特性である。図３（ａ）は電極Ｆのｆ
1でリード線を接続した場合であり、図３（ｂ）はｆ2で
リード線を接続した場合である。
【００３２】電極Ｆのｆ1でリード線を接続すると、図
３（ａ）に示すように、電極Ｄの特性ＹDと電極Ｅの特
性ＹEとの間で共振周波数が異なる。この時、圧電体２
の電極Ｄ、Ｅに、同振幅で時間的に９０度位相が異なる
電気信号を入力しても、振動体３に安定した進行波を励
振することができない。これは図２に示すように、電極
Ｆのリード線接続位置ｆ1は波動αに対して節部近傍で
あるが、波動βに対して腹部近傍になり、リード線接続
部分の質量とリード線の質量の影響が波動α、βにより
異なるためである。従って、振動体３に安定した進行波
を励振させるためには、電極Ｄ、Ｅに入力する電気信号
を制御する回路が必要となり、駆動回路が複雑になる。
３（ａ）に示すように、電極Ｄの特性ＹDと電極Ｅの特
性ＹEとの間で共振周波数が異なる。この時、圧電体２
の電極Ｄ、Ｅに、同振幅で時間的に９０度位相が異なる
電気信号を入力しても、振動体３に安定した進行波を励
振することができない。これは図２に示すように、電極
Ｆのリード線接続位置ｆ1は波動αに対して節部近傍で
あるが、波動βに対して腹部近傍になり、リード線接続
部分の質量とリード線の質量の影響が波動α、βにより
異なるためである。従って、振動体３に安定した進行波
を励振させるためには、電極Ｄ、Ｅに入力する電気信号
を制御する回路が必要となり、駆動回路が複雑になる。
【００３３】次に電極Ｆのｆ2でリード線を接続する
と、図３（ｂ）に示すように、電極Ｄの特性ＹDと電極
Ｅの特性ＹEとの間で共振周波数が図３（ａ）に比べて
接近する。これは図２に示すように、電極Ｆのリード線
接続位置ｆ2が波動α、βの振動の腹部と節部との間に
存在し、リード線接続部分の質量とリード線の質量の影
響が電極Ｄ、Ｅでほぼ均等となっているためである。こ
の時、圧電体２の電極Ｄ、Ｅに、同振幅で時間的に９０
度位相が異なる電気信号を入力すれば、安定した進行波
を励振することができ、電極Ｆのリード線接続位置がｆ
1の場合のような複雑な回路は必要でなくなる。尚、電
極Ｆのｆ3でリード線を接続してもｆ2の場合と同様であ
る。
と、図３（ｂ）に示すように、電極Ｄの特性ＹDと電極
Ｅの特性ＹEとの間で共振周波数が図３（ａ）に比べて
接近する。これは図２に示すように、電極Ｆのリード線
接続位置ｆ2が波動α、βの振動の腹部と節部との間に
存在し、リード線接続部分の質量とリード線の質量の影
響が電極Ｄ、Ｅでほぼ均等となっているためである。こ
の時、圧電体２の電極Ｄ、Ｅに、同振幅で時間的に９０
度位相が異なる電気信号を入力すれば、安定した進行波
を励振することができ、電極Ｆのリード線接続位置がｆ
1の場合のような複雑な回路は必要でなくなる。尚、電
極Ｆのｆ3でリード線を接続してもｆ2の場合と同様であ
る。
【００３４】以上のように、圧電体の共通電極のリード
線接続位置を、本実施例のような構造とすることによ
り、第１の実施例による効果に加えて、安定した進行波
を容易に励振することができる超音波モータを実現する
ことができる。
線接続位置を、本実施例のような構造とすることによ
り、第１の実施例による効果に加えて、安定した進行波
を容易に励振することができる超音波モータを実現する
ことができる。
【００３５】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００３６】図４は振動体の断面図と、圧電体の駆動電
極により励振される波動との関係を示している。
極により励振される波動との関係を示している。
【００３７】図４における圧電体２は、図１における圧
電体２の断面であり、波動α、βはそれぞれ駆動電極
Ｄ、Ｅにより励振される定在波である。
電体２の断面であり、波動α、βはそれぞれ駆動電極
Ｄ、Ｅにより励振される定在波である。
【００３８】図４において振動体３のｆ1'の位置でリー
ド線を接続すると、図２の電極Ｆのリード線接続位置ｆ
1と同様に、波動α、βに対するリード線接続部分の質
量とリード線の質量の影響が異なり、電極Ｄと電極Ｅの
アドミッタンスの周波数特性が異なる。しかし、振動体
３のｆ2'の位置でリード線を接続すると、図２の電極Ｆ
のリード線接続位置ｆ2と同様に、波動α、βに対する
リード線接続部分の質量とリード線の質量の影響がほぼ
均等となり、電極Ｄと電極Ｅのアドミッタンスの周波数
特性がほぼ等しくなる。尚、電極Ｆのｆ3'でリード線を
接続してもｆ2'の場合と同様である。
ド線を接続すると、図２の電極Ｆのリード線接続位置ｆ
1と同様に、波動α、βに対するリード線接続部分の質
量とリード線の質量の影響が異なり、電極Ｄと電極Ｅの
アドミッタンスの周波数特性が異なる。しかし、振動体
３のｆ2'の位置でリード線を接続すると、図２の電極Ｆ
のリード線接続位置ｆ2と同様に、波動α、βに対する
リード線接続部分の質量とリード線の質量の影響がほぼ
均等となり、電極Ｄと電極Ｅのアドミッタンスの周波数
特性がほぼ等しくなる。尚、電極Ｆのｆ3'でリード線を
接続してもｆ2'の場合と同様である。
【００３９】以上のように、圧電体の共通線の接続位置
を、本実施例のような構造としても、第２の実施例と同
様な効果を得ることができる。
を、本実施例のような構造としても、第２の実施例と同
様な効果を得ることができる。
【００４０】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００４１】図５は円板型超音波モータの圧電体の第２
面の平面図であり、図１（ｂ）と同様の電極構成であ
る。
面の平面図であり、図１（ｂ）と同様の電極構成であ
る。
【００４２】図５において、駆動電極への電力供給にフ
レキシブル・プリント基板を用いている。リード線によ
る電力供給を行った場合、電極とリード線との接続後に
リード線を束ねる等の処理を行う工程が必要であるが、
フレキシブル・プリント基板を用いた場合、線処理の工
程が不要となり、製造工程を削減することができる。
レキシブル・プリント基板を用いている。リード線によ
る電力供給を行った場合、電極とリード線との接続後に
リード線を束ねる等の処理を行う工程が必要であるが、
フレキシブル・プリント基板を用いた場合、線処理の工
程が不要となり、製造工程を削減することができる。
【００４３】以上のように、駆動電極への電力供給にフ
レキシブル・プリント基板を用いることにより、第２の
実施例による効果に加えて、製造工程が少ない超音波モ
ータを実現することができる。
レキシブル・プリント基板を用いることにより、第２の
実施例による効果に加えて、製造工程が少ない超音波モ
ータを実現することができる。
【００４４】（実施例５）以下本発明の第５の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００４５】図６（ａ）は円板型超音波モータの圧電体
の第１面の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示
した圧電体の第２面の平面図であり、円板形振動体に径
方向１次・周方向３次の撓み振動を励振する。図７は圧
電体の断面図と、圧電体の駆動電極により励振される波
動との関係を示し、図８は電極Ｋ、Ｌのアドミッタンス
の周波数特性である。
の第１面の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示
した圧電体の第２面の平面図であり、円板形振動体に径
方向１次・周方向３次の撓み振動を励振する。図７は圧
電体の断面図と、圧電体の駆動電極により励振される波
動との関係を示し、図８は電極Ｋ、Ｌのアドミッタンス
の周波数特性である。
【００４６】図６（ｂ）において、圧電体２の第２面に
は、互いに位置的に前記進行波の４分の１波長相当の位
相差をもつ電極Ｋ、Ｌと、前記進行波の４分の１波長相
当の電極Ｍ、Ｎが構成されている。図６（ａ）におい
て、圧電体２の第１面には、互いに位置的に前記進行波
の４分の１波長相当の位相差をもつ電極群Ｇ、Ｈと、４
分の１波長相当の電極Ｉ、Ｊが構成されている。電極群
Ｇは前記進行波の２分の１波長相当の小電極部ｇ1、ｇ2
と、４分の１波長相当の小電極部ｇ3から成る。同様に
電極群Ｈは前記進行波の２分の１波長相当の小電極部ｈ
1、ｈ2と、４分の１波長相当の小電極部ｈ3から成る。
第１面の電極群Ｇ、Ｈ、電極Ｉ、Ｊはそれぞれ第２面の
電極Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎに対応して構成されている。即ち、
図６（ａ）を裏返して図６（ｂ）に重ね合わした場合、
電極群Ｇは電極Ｋに、電極群Ｈは電極Ｌに、電極Ｉは電
極Ｍに、電極Ｊは電極Ｎにそれぞれ対向している。
は、互いに位置的に前記進行波の４分の１波長相当の位
相差をもつ電極Ｋ、Ｌと、前記進行波の４分の１波長相
当の電極Ｍ、Ｎが構成されている。図６（ａ）におい
て、圧電体２の第１面には、互いに位置的に前記進行波
の４分の１波長相当の位相差をもつ電極群Ｇ、Ｈと、４
分の１波長相当の電極Ｉ、Ｊが構成されている。電極群
Ｇは前記進行波の２分の１波長相当の小電極部ｇ1、ｇ2
と、４分の１波長相当の小電極部ｇ3から成る。同様に
電極群Ｈは前記進行波の２分の１波長相当の小電極部ｈ
1、ｈ2と、４分の１波長相当の小電極部ｈ3から成る。
第１面の電極群Ｇ、Ｈ、電極Ｉ、Ｊはそれぞれ第２面の
電極Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎに対応して構成されている。即ち、
図６（ａ）を裏返して図６（ｂ）に重ね合わした場合、
電極群Ｇは電極Ｋに、電極群Ｈは電極Ｌに、電極Ｉは電
極Ｍに、電極Ｊは電極Ｎにそれぞれ対向している。
【００４７】圧電体２を分極する時は、第２面を金属な
どの導電体の上に置くことにより共通電極として、第１
面の電極群Ｇ、Ｈの小電極部と電極Ｉ、Ｊは図５（ａ）
に示した符号のように分極する。尚、分極方向はこの方
向だけに限られたものではなく、電極Ｉは分極しなくて
も構わない。その上、電極ＩとＪの位置関係は図５
（ａ）のように限られたものではなく、図５（ａ）の電
極Ｉの位置に電極Ｊが構成されても同様な効果が得られ
るのは勿論である。分極後の圧電体２は、第１面を弾性
基板１に接着し、第２面の電極Ｍを弾性基板１に電気的
に接続することにより振動体３を構成する。
どの導電体の上に置くことにより共通電極として、第１
面の電極群Ｇ、Ｈの小電極部と電極Ｉ、Ｊは図５（ａ）
に示した符号のように分極する。尚、分極方向はこの方
向だけに限られたものではなく、電極Ｉは分極しなくて
も構わない。その上、電極ＩとＪの位置関係は図５
（ａ）のように限られたものではなく、図５（ａ）の電
極Ｉの位置に電極Ｊが構成されても同様な効果が得られ
るのは勿論である。分極後の圧電体２は、第１面を弾性
基板１に接着し、第２面の電極Ｍを弾性基板１に電気的
に接続することにより振動体３を構成する。
【００４８】図７における圧電体２は、図６における圧
電体２の断面であり、波動α'、β'はそれぞれ駆動電極
Ｋ、Ｌにより励振される定在波である。
電体２の断面であり、波動α'、β'はそれぞれ駆動電極
Ｋ、Ｌにより励振される定在波である。
【００４９】図６（ｂ）で、圧電体２の位置的に９０度
位相が異なる電極Ｋ、Ｌに、時間的に９０度位相が異な
る電気信号を入力すると振動体３には径方向１次・周方
向３次の撓み振動を励振することができる。従って、圧
電体２で振動体の駆動に用いられている電極は、電極
Ｋ、Ｌで、電極Ｍ、Ｎが駆動電極として用いていないの
で、前記進行波の２分の１波長相当分だけが駆動に用い
られないことになる。
位相が異なる電極Ｋ、Ｌに、時間的に９０度位相が異な
る電気信号を入力すると振動体３には径方向１次・周方
向３次の撓み振動を励振することができる。従って、圧
電体２で振動体の駆動に用いられている電極は、電極
Ｋ、Ｌで、電極Ｍ、Ｎが駆動電極として用いていないの
で、前記進行波の２分の１波長相当分だけが駆動に用い
られないことになる。
【００５０】また、図７におけるリード線接続位置ｋ、
ｌ、ｍ、ｎは全て波動α'、β'の振動の腹部と節部との
間に存在し、リード線接続部分の質量とリード線の質量
の影響が波動α'、β'に対してほぼ均等になっているた
め、図８に示すように、電極Ｋの特性ＹKと電極Ｌの特
性ＹLとの間で共振周波数がほぼ等しくなる。この時、
圧電体２の電極Ｋ、Ｌに、同振幅で時間的に９０度位相
が異なる電気信号を入力すれば、安定した進行波を励振
することができる。
ｌ、ｍ、ｎは全て波動α'、β'の振動の腹部と節部との
間に存在し、リード線接続部分の質量とリード線の質量
の影響が波動α'、β'に対してほぼ均等になっているた
め、図８に示すように、電極Ｋの特性ＹKと電極Ｌの特
性ＹLとの間で共振周波数がほぼ等しくなる。この時、
圧電体２の電極Ｋ、Ｌに、同振幅で時間的に９０度位相
が異なる電気信号を入力すれば、安定した進行波を励振
することができる。
【００５１】以上のように本実施例によれば、圧電体の
駆動電極面積を大きくとることができるため、駆動効率
が良く、しかも動作が安定した超音波モータを得ること
ができる。
駆動電極面積を大きくとることができるため、駆動効率
が良く、しかも動作が安定した超音波モータを得ること
ができる。
【００５２】（実施例６）以下本発明の第６の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００５３】図９は振動体の断面図と、圧電体の駆動電
極により励振される波動との関係を示している。
極により励振される波動との関係を示している。
【００５４】図９における圧電体２は、図６における圧
電体２の断面であり、波動α'、β'はそれぞれ駆動電極
Ｋ、Ｌにより励振される定在波である。
電体２の断面であり、波動α'、β'はそれぞれ駆動電極
Ｋ、Ｌにより励振される定在波である。
【００５５】図９において振動体３のｍ'の位置でリー
ド線を接続すると、図７の電極Ｍのリード線接続位置ｍ
と同様に、波動α'、β'に対するリード線接続部分の質
量とリード線の質量の影響が等しくなり、電極ＫとＬの
アドミッタンスの周波数特性がほぼ等しくなる。
ド線を接続すると、図７の電極Ｍのリード線接続位置ｍ
と同様に、波動α'、β'に対するリード線接続部分の質
量とリード線の質量の影響が等しくなり、電極ＫとＬの
アドミッタンスの周波数特性がほぼ等しくなる。
【００５６】以上のように、圧電体の共通線の接続位置
を、本実施例のような構造としても、第５の実施例と同
様な効果を得ることができる。
を、本実施例のような構造としても、第５の実施例と同
様な効果を得ることができる。
【００５７】（実施例７）以下本発明の第７の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００５８】図１０は円板型超音波モータの圧電体の第
２面の平面図であり、図６（ｂ）と同様の電極構成であ
る。
２面の平面図であり、図６（ｂ）と同様の電極構成であ
る。
【００５９】図１０において、駆動電極への電力供給に
フレキシブル・プリント基板を用いている。リード線に
よる電力供給を行った場合、電極とリード線との接続後
にリード線を束ねる等の処理を行う工程が必要である
が、フレキシブル・プリント基板を用いた場合、線処理
の工程が不要となり、製造工程を削減することができ
る。
フレキシブル・プリント基板を用いている。リード線に
よる電力供給を行った場合、電極とリード線との接続後
にリード線を束ねる等の処理を行う工程が必要である
が、フレキシブル・プリント基板を用いた場合、線処理
の工程が不要となり、製造工程を削減することができ
る。
【００６０】以上のように、駆動電極への電力供給にフ
レキシブル・プリント基板を用いることにより、第５の
実施例による効果に加えて、製造工程が少ない超音波モ
ータを実現することができる。
レキシブル・プリント基板を用いることにより、第５の
実施例による効果に加えて、製造工程が少ない超音波モ
ータを実現することができる。
【００６１】尚、上記実施例では、径方向１次・周方向
３次の円板の撓み振動を用いた円板型超音波モータにつ
いて説明したが、その他の振動モードにも本発明が有効
であり、その上円環の撓み振動を用いた円環型超音波モ
ータについても本発明が有効であることは勿論である。
３次の円板の撓み振動を用いた円板型超音波モータにつ
いて説明したが、その他の振動モードにも本発明が有効
であり、その上円環の撓み振動を用いた円環型超音波モ
ータについても本発明が有効であることは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】以上のような、圧電体の駆動電極構造を
とることにより、圧電体の駆動電極面積を大きくとるこ
とができるため、駆動効率が良く、しかも動作が安定し
た超音波モータを提供することができる。
とることにより、圧電体の駆動電極面積を大きくとるこ
とができるため、駆動効率が良く、しかも動作が安定し
た超音波モータを提供することができる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例における円板型超音
波モータの圧電体の第１面の平面図 （ｂ）は同圧電体の第２面の平面図
波モータの圧電体の第１面の平面図 （ｂ）は同圧電体の第２面の平面図
【図２】本発明の第２の実施例における超音波モータの
圧電体と定在波との関係図
圧電体と定在波との関係図
【図３】（ａ）は第２の実施例を実施していない圧電体
のアドミッタンスの周波数特性図 （ｂ）は第２の実施例における圧電体のアドミッタンス
の周波数特性図
のアドミッタンスの周波数特性図 （ｂ）は第２の実施例における圧電体のアドミッタンス
の周波数特性図
【図４】本発明の第３の実施例における超音波モータの
圧電体と定在波との関係図
圧電体と定在波との関係図
【図５】本発明の第４の実施例における円板型超音波モ
ータの圧電体の第２面の平面図
ータの圧電体の第２面の平面図
【図６】（ａ）は本発明の第５の実施例における円板型
超音波モータの圧電体の第１面の平面図 （ｂ）は同圧電体の第２面の平面図
超音波モータの圧電体の第１面の平面図 （ｂ）は同圧電体の第２面の平面図
【図７】第５の実施例における超音波モータの圧電体と
定在波との関係図
定在波との関係図
【図８】（ａ）は第５の実施例を実施していない圧電体
のアドミッタンスの周波数特性図 （ｂ）は第５の実施例における圧電体のアドミッタンス
の周波数特性図
のアドミッタンスの周波数特性図 （ｂ）は第５の実施例における圧電体のアドミッタンス
の周波数特性図
【図９】本発明の第６の実施例における超音波モータの
圧電体と定在波との関係図
圧電体と定在波との関係図
【図１０】本発明の第７の実施例における円板型超音波
モータの圧電体の第２面の平面図
モータの圧電体の第２面の平面図
【図１１】円板型超音波モータの切り欠き斜視図
【図１２】円板型超音波モータの圧電体の電極構造を示
す平面図
す平面図
【図１３】超音波モータの動作原理図
１ 弾性基板 １ａ 突起体 ２ 圧電体 ３ 振動体 ４ 弾性体 ５ 摩擦材 ６ 移動体 ７ フレキシブル・プリント基板
Claims (6)
- 【請求項１】圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体
と弾性体とから構成される振動体に弾性進行波を励振す
ることにより、前記振動体上に接触して設置された移動
体を移動させる円環型または円板型超音波モータにおい
て、前記振動体を構成する前記圧電体に、駆動電極と共
に前記弾性進行波の２分の１波長相当の共通電極を設置
することを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】圧電体に設置した共通電極が、前記圧電体
の共通電極として作用する構造であることを特徴とする
請求項１に記載の超音波モータ。 - 【請求項３】圧電体に設置した共通電極のリード線接続
位置が、励振する弾性進行波を構成する複数の定在波に
対して互いに同様な位置関係にあることを特徴とする請
求項１に記載の超音波モータ。 - 【請求項４】圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体
と弾性体とから構成される振動体に弾性進行波を励振す
ることにより、前記振動体上に接触して設置された移動
体を移動させる円環型または円板型超音波モータにおい
て、前記振動体を構成する前記圧電体に、駆動電極と共
に前記弾性進行波の４分の１波長相当の共通電極と、前
記弾性進行波の４分の１波長相当の振動検出用電極を設
置することを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項５】圧電体に設置した共通電極が、前記圧電体
の共通電極として作用する構造であり、また、前記圧電
体に設置した振動検出用電極が、前記圧電体に励振する
振動を検出する構造であることを特徴とする請求項４に
記載の超音波モータ。 - 【請求項６】圧電体に設置した共通電極と振動検出用電
極とのリード線接続位置がそれぞれ、励振する弾性進行
波を構成する複数の定在波に対して互いに同様な位置関
係にあることを特徴とする請求項４に記載の超音波モー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13469792A JP3161028B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13469792A JP3161028B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05336763A true JPH05336763A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3161028B2 JP3161028B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=15134485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13469792A Expired - Fee Related JP3161028B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161028B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101042376B1 (ko) * | 2008-12-16 | 2011-06-17 | 삼성전기주식회사 | 압전 진동자 및 이를 구비하는 렌즈이송장치. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238471A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-22 | Fukoku:Kk | 超音波モータの入力制御装置 |
| JPH0391085U (ja) * | 1989-12-25 | 1991-09-17 | ||
| JPH0438180A (ja) * | 1990-03-13 | 1992-02-07 | Seiko Epson Corp | 超音波モータとその駆動方法 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP13469792A patent/JP3161028B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238471A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-22 | Fukoku:Kk | 超音波モータの入力制御装置 |
| JPH0391085U (ja) * | 1989-12-25 | 1991-09-17 | ||
| JPH0438180A (ja) * | 1990-03-13 | 1992-02-07 | Seiko Epson Corp | 超音波モータとその駆動方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101042376B1 (ko) * | 2008-12-16 | 2011-06-17 | 삼성전기주식회사 | 압전 진동자 및 이를 구비하는 렌즈이송장치. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3161028B2 (ja) | 2001-04-25 |
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