JPH0542230B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0542230B2 JPH0542230B2 JP58053362A JP5336283A JPH0542230B2 JP H0542230 B2 JPH0542230 B2 JP H0542230B2 JP 58053362 A JP58053362 A JP 58053362A JP 5336283 A JP5336283 A JP 5336283A JP H0542230 B2 JPH0542230 B2 JP H0542230B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- cross
- elastic body
- ultrasonic motor
- movable element
- 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
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 17
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
- H02N2/0065—Friction interface
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波モータに関するものである。
従来から広く用いられている各種モータ装置
は、その駆動源として電磁力を応用したものが大
部分であり、各種用途に使われている。しかしこ
れら装置の大きさ、重量及び回転力等は用いられ
る材料によつて一定の制限を受けるものである。
は、その駆動源として電磁力を応用したものが大
部分であり、各種用途に使われている。しかしこ
れら装置の大きさ、重量及び回転力等は用いられ
る材料によつて一定の制限を受けるものである。
何故ならば、これらの因子は用いられる材料の
磁気的特性等によつて決められるものであり、こ
れらの特性を超えた装置は回転駆動を行うことが
不可能となるためである。
磁気的特性等によつて決められるものであり、こ
れらの特性を超えた装置は回転駆動を行うことが
不可能となるためである。
一方、これらの各種モータ装置に代替する装置
として、本出願人によつて超音波振動を利用した
モータ装置即ち、超音波振動子によつて固定子を
励振させて屈曲進行波を発生させ、固定子表面に
加圧接触させた可動子を所定方向に移動させる超
音波モータが提案されている（特願昭57−205220
号〔特公平１−17354号〕、特願昭57−29400号
〔特公平１−17353号〕）。
として、本出願人によつて超音波振動を利用した
モータ装置即ち、超音波振動子によつて固定子を
励振させて屈曲進行波を発生させ、固定子表面に
加圧接触させた可動子を所定方向に移動させる超
音波モータが提案されている（特願昭57−205220
号〔特公平１−17354号〕、特願昭57−29400号
〔特公平１−17353号〕）。
これら発明によつて超音波の持つ強力な振動エ
ネルギーを回転又は直進運動に変換することによ
つて小形にして軽量なモータ装置を実現したもの
であるが、本発明はこれらの装置のうち、特に固
定子に相当する弾性体の断面形状を設定すること
により、可動子の速度を上げることができ、種々
の使用目的にかなつ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。
ネルギーを回転又は直進運動に変換することによ
つて小形にして軽量なモータ装置を実現したもの
であるが、本発明はこれらの装置のうち、特に固
定子に相当する弾性体の断面形状を設定すること
により、可動子の速度を上げることができ、種々
の使用目的にかなつ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。
以下、図面を参照して本発明に係るモータ装置
の動作原理と実施例に関し詳細な説明を行う。
の動作原理と実施例に関し詳細な説明を行う。
第１図は動作原理を説明するための一部拡大斜
視図である。２は金属等弾性体からなる固定子で
あり、その表面２Ａ上に横振動と縦振動が合成さ
れた屈曲進行波が形成された状態を拡大して示し
ている。ここで、屈曲進行波とは弾性体の屈曲振
動により生ずる波であり、弾性体の表面には縦波
と横波ととが90゜位相のずれた楕円振動が形成さ
れ、固定子２に沿つて伝搬する。第１図は屈曲振
動による屈曲進行波の伝搬状態（振動源は図示せ
ず）のみを示している。即ち、質点Ｃに着目する
と、横振巾ａ（上下方向）と縦振巾ｂ（左右方向）
との合成された楕円Ｑ上を矢印Ｍの方向に運動し
ており、その屈曲進行波は音速Ｕのスピードで移
動している。
視図である。２は金属等弾性体からなる固定子で
あり、その表面２Ａ上に横振動と縦振動が合成さ
れた屈曲進行波が形成された状態を拡大して示し
ている。ここで、屈曲進行波とは弾性体の屈曲振
動により生ずる波であり、弾性体の表面には縦波
と横波ととが90゜位相のずれた楕円振動が形成さ
れ、固定子２に沿つて伝搬する。第１図は屈曲振
動による屈曲進行波の伝搬状態（振動源は図示せ
ず）のみを示している。即ち、質点Ｃに着目する
と、横振巾ａ（上下方向）と縦振巾ｂ（左右方向）
との合成された楕円Ｑ上を矢印Ｍの方向に運動し
ており、その屈曲進行波は音速Ｕのスピードで移
動している。
この運動は固定子２の表面２Ａ上のどの点であ
つても同様であつて、この状態下でフリーな可動
子５の表面を固定子２の表面上に加圧接触させる
と、可動子５は固定子２の屈曲進行波の頂点Ａ及
びA′の部分でのみ接触しており、かつこれらの
頂点Ａ，A′は振動速度ｖ＝2πfb（ただしｆは振動
数）で矢印Ｍの方向に運動しているのであるか
ら、フリーな可動子５は固定子２との摩擦力によ
つて矢印Ｎの方向に駆動されることになる。可動
子５は固定子２に沿つて所定方向に移動し、固定
子２が円形の場合には円運動をし、固定子２が直
線の場合には直進動する。
つても同様であつて、この状態下でフリーな可動
子５の表面を固定子２の表面上に加圧接触させる
と、可動子５は固定子２の屈曲進行波の頂点Ａ及
びA′の部分でのみ接触しており、かつこれらの
頂点Ａ，A′は振動速度ｖ＝2πfb（ただしｆは振動
数）で矢印Ｍの方向に運動しているのであるか
ら、フリーな可動子５は固定子２との摩擦力によ
つて矢印Ｎの方向に駆動されることになる。可動
子５は固定子２に沿つて所定方向に移動し、固定
子２が円形の場合には円運動をし、固定子２が直
線の場合には直進動する。
そこで、可動子５の速度を上げるには振動速度
ｖ＝2πfbを上げればよいことがわかる。つまり横
振巾ａに比べ縦振巾ｂを大きくすればよい。固定
子２の屈曲振動による屈曲進行波の横振巾ａおよ
び縦振巾ｂの割合は ｂ／ａ＝2πh1／λ …(1) λ：波長 h1：中立軸から表面までの距離 であり、波長λは …(2) Ｅ：ヤング率 ρ：密度 Ｒ：断面２次半径 である。
ｖ＝2πfbを上げればよいことがわかる。つまり横
振巾ａに比べ縦振巾ｂを大きくすればよい。固定
子２の屈曲振動による屈曲進行波の横振巾ａおよ
び縦振巾ｂの割合は ｂ／ａ＝2πh1／λ …(1) λ：波長 h1：中立軸から表面までの距離 であり、波長λは …(2) Ｅ：ヤング率 ρ：密度 Ｒ：断面２次半径 である。
断面２次半径は次式により定義される。
…(3)
Ｉ：中立軸に関する断面２次モーメント
Ａ：断面積
(1)、(2)式よりｂ／ａを大きくするにはｆ，Ｅ，
ρを既定値とするとh1を大きくするか、Ｒを小さ
くすれば良いことがわかる。
ρを既定値とするとh1を大きくするか、Ｒを小さ
くすれば良いことがわかる。
既に開示された超音波モータの固定子の断面形
状は□型または〇型であり、その断面２次半径は
それぞれ0.578h1および0.5h1であるが、特許請求
の範囲第１項に記載される本願の第１発明は固定
子の断面２次半径を、これらの断面２次半径より
さらに小さくする事にある。
状は□型または〇型であり、その断面２次半径は
それぞれ0.578h1および0.5h1であるが、特許請求
の範囲第１項に記載される本願の第１発明は固定
子の断面２次半径を、これらの断面２次半径より
さらに小さくする事にある。
又特許請求の範囲第２項に記載される本願の第
２発明は、h1を実質的に大きくすることに着目
し、固定子を中心軸弾性体に対し、所定の間隔で
配列された板状部材が貫通固着されたもので構成
したものである。
２発明は、h1を実質的に大きくすることに着目
し、固定子を中心軸弾性体に対し、所定の間隔で
配列された板状部材が貫通固着されたもので構成
したものである。
本発明は上記原理に従つて可動子５の速度を上
げることを基本とした超音波モータに関するもの
であつて、その実施例を以下に説明する。
げることを基本とした超音波モータに関するもの
であつて、その実施例を以下に説明する。
第２図は棒状弾性体からなる固定子２の断面図
を示し、固定子２の底面に圧電体１が接着されて
おり、圧電体１により破線Ｂを中立軸として屈曲
振動が励振され、固定子２の表面２Ａに縦波と横
波を伴つた屈曲進行波が形成される。
を示し、固定子２の底面に圧電体１が接着されて
おり、圧電体１により破線Ｂを中立軸として屈曲
振動が励振され、固定子２の表面２Ａに縦波と横
波を伴つた屈曲進行波が形成される。
この図のように凸形の断面形状とすることによ
り断面２次半径Ｒを１／2h1より小さくでき、
ｂ／ａの比を大きくすることができる。
り断面２次半径Ｒを１／2h1より小さくでき、
ｂ／ａの比を大きくすることができる。
第３図は棒状弾性体からなる固定子２の断面図
を示し、固定子２を外部の振動子により破線Ｂを
中立軸として屈曲振動を励振させると固定子２の
表面２Ａに縦波と横波を伴つた屈曲進行波が形成
される。
を示し、固定子２を外部の振動子により破線Ｂを
中立軸として屈曲振動を励振させると固定子２の
表面２Ａに縦波と横波を伴つた屈曲進行波が形成
される。
第４図は棒状弾性体からなる固定子２の断面図
を示し、その断面上下に対し、異種材料が複合さ
れた複合材からなるものを示している。上側の材
質２ｍを下側の材質２ｎに較べヤング率Ｅの小さ
いものとすることによりｂ／ａの比を大きくする
ことが出来る。
を示し、その断面上下に対し、異種材料が複合さ
れた複合材からなるものを示している。上側の材
質２ｍを下側の材質２ｎに較べヤング率Ｅの小さ
いものとすることによりｂ／ａの比を大きくする
ことが出来る。
第５図は中心軸弾性体２ａに対し、所定の間隔
で配列された多数の板状部材４を嵌込み固定させ
た場合で、第５図Ｂはその断面である。中心軸弾
性体２ａの屈曲振動により板状部材４の上下端面
２Ａは縦波と横波を伴つた屈曲進行波が形成され
る。
で配列された多数の板状部材４を嵌込み固定させ
た場合で、第５図Ｂはその断面である。中心軸弾
性体２ａの屈曲振動により板状部材４の上下端面
２Ａは縦波と横波を伴つた屈曲進行波が形成され
る。
以上本発明に係る超音波モータに関して、その
駆動原理及びその実施例の説明を行つたが、棒状
弾性体からなる固定子２の断面形状が例えば第６
図に示すように、種々の形状をとる場合であつて
も、中立軸を基準線とする断面２次半径が中立軸
から表面までの距離に比べ１／２より小となる場
合には、本発明の範囲に含まれる。
駆動原理及びその実施例の説明を行つたが、棒状
弾性体からなる固定子２の断面形状が例えば第６
図に示すように、種々の形状をとる場合であつて
も、中立軸を基準線とする断面２次半径が中立軸
から表面までの距離に比べ１／２より小となる場
合には、本発明の範囲に含まれる。
本発明は以上説明したように、弾性体からなる
固定子の断面形状を、中立軸を基準線とする断面
２次半径が中立軸から表面までの距離に比べ１／
２より小となるように構成することにより、或い
は固定子を、中心弾性体に対し、所定の間隔で配
列された板状部材が貫通固定されたもので構成す
ることにより、可動子の速度を速めることがで
き、使用目的にかなつた超音波モータを提供する
ことができるという効果がある。
固定子の断面形状を、中立軸を基準線とする断面
２次半径が中立軸から表面までの距離に比べ１／
２より小となるように構成することにより、或い
は固定子を、中心弾性体に対し、所定の間隔で配
列された板状部材が貫通固定されたもので構成す
ることにより、可動子の速度を速めることがで
き、使用目的にかなつた超音波モータを提供する
ことができるという効果がある。
第１図は本発明の動作原理を説明するための一
部拡大斜視図、第２〜４図は固定子の断面図、第
５図は板状部材を中心軸弾性体に貫通固定させた
固定子の説明図、第６図は他の固定子の断面図で
ある。 １…圧電体、２…固定子、２Ａ…表面、２ａ…
中心軸弾性体、４…板状部材、５…可動子、Ｂ…
中立軸、h1…中立軸から表面までの距離。
部拡大斜視図、第２〜４図は固定子の断面図、第
５図は板状部材を中心軸弾性体に貫通固定させた
固定子の説明図、第６図は他の固定子の断面図で
ある。 １…圧電体、２…固定子、２Ａ…表面、２ａ…
中心軸弾性体、４…板状部材、５…可動子、Ｂ…
中立軸、h1…中立軸から表面までの距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固定子２と、可動子５とを有する超音波モー
タであつて、 固定子２は、弾性体からなり励振されて屈曲進
行波を発生し、表面に当接された可動子５を駆動
するものであり、固定子２の断面形状は、その中
立軸Ｂを基準線とする断面２次半径Ｒが中立軸か
ら表面までの距離h1に比べ１／２より小となる形
状である 超音波モータ。 ２ 固定子２は、断面形状が非円形である 特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。 ３ 固定子２は、断面上下に対し、異種材料が結
合された複合材からなる 特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。 ４ 固定子２と、可動子５とを有する超音波モー
タであつて、 固定子２は、弾性体からなり、励振されて屈曲
進行波を発生し、表面に当接された可動子５を駆
動するものであり、中心軸の弾性体２ａに対し、
所定の間隔で配列された板状部材４が貫通固定さ
れたものである 超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053362A JPS59178988A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053362A JPS59178988A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 超音波モータ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007368A Division JPH0315278A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59178988A JPS59178988A (ja) | 1984-10-11 |
| JPH0542230B2 true JPH0542230B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=12940692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053362A Granted JPS59178988A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59178988A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59201685A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS61116978A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波駆動モ−タ |
| US5347192A (en) * | 1985-08-05 | 1994-09-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
| GB2183929B (en) * | 1985-08-05 | 1989-11-15 | Canon Kk | Vibration wave motor |
| JPS6311073A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-18 | Canon Inc | 振動波により駆動される振動波モータ |
| US4697117A (en) * | 1985-11-27 | 1987-09-29 | Taga Electric Co., Ltd. | Rotary ultrasonic motor |
| DE3782301T2 (de) * | 1986-02-18 | 1993-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultraschallmotor. |
| US5055732A (en) * | 1988-04-05 | 1991-10-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor |
| US5066884A (en) * | 1989-02-10 | 1991-11-19 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| JPH02214478A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-27 | Aisin Seiki Co Ltd | 超音波モータ |
| US5204577A (en) * | 1989-05-15 | 1993-04-20 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor improved in driving efficiency |
| JP2874762B2 (ja) * | 1989-06-05 | 1999-03-24 | キヤノン株式会社 | モータ駆動装置 |
| US5172023A (en) * | 1990-11-09 | 1992-12-15 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Ultrasonic motor |
| JP3307020B2 (ja) * | 1992-10-19 | 2002-07-24 | 株式会社ニコン | 超音波モータ |
| JPH081366U (ja) * | 1996-03-25 | 1996-09-03 | セイコー電子工業株式会社 | 超音波モータ |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP58053362A patent/JPS59178988A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59178988A (ja) | 1984-10-11 |
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