JPH05503834A - 圧電モータ - Google Patents

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】 圧　電　モ　−　タ 発明の分野 本発明は圧電装置に関するものであり、また特にテープレコーダのテープ移送機 構、入出力装置、文字数字プリンタ、医療用のペリスタルチックポンプ、自動車 産業の風防ガラスワイパの駆動装置、ガラス窓枠上げ装置等の種々の機構の歯車 の無い低速駆動装置として使用される回転運動型の圧電装置としての圧電モータ に関するものである。

先　行　技　術 圧電セラミックから成り特別な方法で分極した円筒素子であり捩り振動をする固 定した圧電発振器を具え、その端面に電極を設け、圧電発振器と一線に圧電素子 の自由端に回転自在に取り付けた被動素子としての回転子と、自由端を湾曲させ て回転子の表面に鋭角に相互に作用させるよう圧電素子の自由端に固着したブツ シャとを設けた圧電モータは既知である（１９６５年１０月１２日発行うラス３ １（１８，３，米国特許第３２１１９３１号参照）。この圧電モータの圧電発振 器の電極に交流電圧を加えた時、片持張りのように支持した中空円筒圧電素子の 自由端に（円周方向の）捩り振動が発生する。この振動は、ラチェツト爪機構に おいて行われるように、ブツシャを通して、回転子の一方向の回転に変換される 。　この既知の圧電モータの欠点は、このモータの作動のために圧電素子の自由 端の角移動を十分にする必要上、圧電素子の寸法（円筒圧電素子の長さ）が増大 することである。

この欠点を除去するため、電極を有する固体円板又はリング状の圧電素子を有す る発振器であって、電極に交流電圧を加えた時、圧電素子内に半径方向の振動を 発生ずる発振器が使用されている。

一方が電極を有する圧電作用材料から成る２個の同軸に取り付けた円筒素子と、 非圧電材料から成る一方の円筒素子にその表面に対し鋭角にそれぞれ固着された ブツシャとを具え、ブツシャの自由端を圧電作用材料から成る他方の円筒素子の 表面に鋭角に作用させる圧電モータは既知である（１９７４年７月５日出願、１ ９８６年１２月２３日公告の旧ソ連ＡＣ第１２７８９９４号、Ｉｎｔ、Ｃ１，Ｈ ０２Ｎ２１００参照）。この圧電モータでは、圧電作用材料から成りブツシャの 端部に相互に作用する円筒素子の表面に、圧電素子に音響学的に結合した耐摩耗 層を被着している。

この後者の圧電素子の電極に交流電圧を加えた時、半径方向の振動を発生し、ブ ツシャを圧電素子の表面に相互に作用させている間、この圧電モータを回転させ る一部トルクを発生させる。

この圧電モータの欠点は、ブツシャに相互に作用する圧電素子の表面に耐摩耗性 の層を加える必要があることである。それは第１に、このような層の存在により 圧電素子の音響エネルギーが一部吸収され、モータの効率を低下させるし、第２ に、圧電素子に対するこの層の結合が壊れた時、モータは故障するため信顧性が 低下するためである。更に、この層が摩耗した時、発振器を交換する必要がある 。

固定子と、本体を有するこの固定子に相互に摩擦作用をする回転子と、この本体 に取り付けられ半径方向に振動する圧電発振器とを具え、この圧電発振器は電極 を有する円板（リング）の形状に造られ回転子に同軸に取り付けられた圧電素子 と、一端を圧電素子の円筒面に固着し他端を回転子に衝合させた少なくとも２個 のブツシャとを具えた圧電モータは既知である（１９８３年１０月２６日公告の 英国特許出願第２１１８３７４Ａ号、Ｉｎ、ｔ、ＣＩ　Ｈ０２Ｎ１１１００参照 ）、この圧電モータのブツシャは圧電素子に次ぎの２つの方法で固着されている 。

ａ）圧電素子の周縁の溝の中の材料に直接（例えば接着剤で）固着する。

ｂ）圧電素子の外側に設置したリング状ケーシング上に固着する。強制的に嵌着 するか、又はその他の方法（例えば円筒側面にリング状ケーシングを固着する接 着剤の使用）により、圧電素子の材料とリング状ケーシングとの連結を緊密にす る。はんだ付は又は外面への溶着によりブツシャをリング状ケーシング又は半径 方向溝孔に固着する。

この圧電モータの欠点はブツシャを圧電素子に固着する方法から生ずるものであ り、次ぎのとおりである。

ａ）圧電素子の材料内に直接ブツシャを固着することによって圧電素子の能動区 域の広さを減少させることになる。これは、ブツシャを設置するため半径方向の 溝孔を形成した圧電素子の円形の部分は実際上受動区域となるからである。

ｂ）種々のはんだ、化合物を使用して圧電素子の周縁の半径方向の溝孔にブツシ ャを固着することは、機械的に信軽性がない方法である。また、圧電素子の材料 と物理的性質に関して当然異なるそのような材料がブツシャと圧電素子との間に 存在するのであるから、（例えそれが薄い層の形状であっても）圧電素子からブ ツシャへの振動の伝達を低下させ、装置の効率を１陣させる。

Ｃ）圧電素子の作動状態では、ブツシャを固着するための圧電素子の溝孔は、微 細なりランクの発生原因であり、圧電素子の破損を引き起こし、圧電モータの作 動能力を減少させる。

ｄ）ブツシャを取り付けるための中間素子として外側金属リングを使用すると、 継目が複雑になり、信顛性を損なう。

この方法で、強制的に嵌着することによって圧電素子に外側リングを組み立てる 時、内部応力を発生する。そのためモータの効率を低下させる。これは、加えら れた電気的エネルギーの一部がリングの抵抗の増大した分だけ消費され、その結 果、熱の形でエネルギーを無駄に消費し、モータの作動体の温度を高める。従っ て、熱膨張係数のみならず、弾性、可撓性についても圧電セラミックと合致する リングの材料の選択という困難な問題が発生する。

ブツシャを固着した外側リングに接着剤、はんだ（又はその他の化合物）により 圧電素子を連結すると、間欠的な層を生じ、圧電素子からブツシャへの振動の伝 達を悪（し、装置の効率を低下させる。

また、圧電素子（又はリング）にブツシャを静的に固着すれば、１つの標準寸法 のモータを種々の特性（回転速度、軸のトルク等）を有するようにする機能的、 技術的能力が狭くなってしまう。　従って、本発明の第１の目的は、圧電モータ の信鯨性と経済性とを向上し、統合性の増大により機能的能力を広げることにあ る。

また、本発明の第２の目的は、圧電モータを簡単化し、圧電モータの寸法を小さ くするにある。　上に述べた英国特許出願第２１１８３７４Ａ号及びその他のケ ースの圧電モータのその他の欠点は、モータの表面に対し不変の傾斜位置に全て のブツシャを固着しているため、モータの回転方向が一方向に限られることであ る。

しかし、１９８２年４月５日出願、１９８３年１０月６日公告のスエーデン特許 出願第４５２９３３号、Ｉｎｔ、　Ｃ１，ＨＯ２Ｎ２１００に開示された可逆圧 電モータが既知である。

このモータは電極を有する同軸に取り付けた２個の圧電素子と、ブツシャとを具 え、一方の圧電素子を固定子に固着し、他方の圧電素子を出力軸に取り付け、移 動可能な圧電素子の電気的接触をスリップリングとブラシとによって実現してい る。圧電素子上のブツシャを一側で曲げ、円筒状の中間回転子にこのブツシャを 相互に作用させる。

静止圧電素子の電極に交流電圧を加えた時、この圧電素子のブツシャによって中 間回転子を回転し、更に、この中間回転子の移動方向に曲げたこのブツシャの作 用によって、移動可能な圧電素子と共に出力軸を回転する。移動可能な圧電素子 の電極に電圧を加えた時、静止圧電素子のブツシャによって制動作用を受けてい る静止中間回転子に作用しているブツシャによって、出力軸と共に移動可能な圧 電素子を反対方向に回転させる。両方の圧電素子に電圧がない時は、モータは制 動されている。

この圧電モータの欠点は、この圧電モータは第２の圧電素子と、スリップリング と、中間回転子とを具えるため、Ｉｌａが複雑なことである。また、トルクを伝 える受動グループが摩擦継手として作用するため、トルクに制約がある欠点があ る。

従って、本発明の第３の目的は回転を逆転できる可逆圧電モータを得るにある。

発明の開示 本発明の第１の目的を達成すれば、ブツシャを圧電素子に着脱自在に連結するこ とによってモータの信顛性（作動能力）と経済性（効率）とを向上し、統合性を 増大することによって機能的能力を広げた圧電モータを提供することができる。

固定子と、本体を有するこの固定子に相互に摩擦作用をする回転子と、前記本体 に取り付けられ半径方向の振動を発生する圧電発振器とを具え、前記回転子に同 軸に取り付けられ電極を有する円板状又はリング状である圧電素子と、それぞれ 一端が前記圧電素子に機械的に接触し他端が前記回転子の表面に鋭角に接触する ブツシャとを前記圧電発振器が具える圧電モータにおいて、本発明により前記圧 電素子に同軸に前記本体に固着され座を有するリング状に造られたコレクタを具 え、前記ブンシャには前記コレクタに相互に作用するばねをそれぞれ設けたこと を特徴とする圧電モータによって本発明の第１の目的は達成される。

更に本発明によれば、ブツシャのばねを円周方向に１方向に指向させる。

また、本発明によれば、隣接するブツシャのばねを円周方向に反対方向に指向さ せる。

本発明は隣接するブツシャの各月に１個の二重構造のばねを設けたことを特徴と する。

これにより、本発明によれば、単−構造又は対をなす組み合わせ構造のブツシャ のばねをブツシャの板の湾曲した部分の形状にする。

また、本発明は対をなす隣接するブツシャをＵ字状に形成し、隣接するブツシャ 間に配置される１対の対称に湾曲したｖｉ（単−構造又は対をなす組み合わせ構 造）の形状に造った付加的ばねを対をなす隣接するブツシャに設けたことを特徴 とする。

本発明によればブツシャと圧電素子との恒久的な連結を排除することにより、効 率と、保守持続性（構造のモジュール化に起因する）を向上することができるの で、圧電モータの信顛性を高めることができる。

更に、本発明によれば、モータの特性範囲を広げることができる統合された構成 部材、即ち圧電素子（発振器）、統合された寸法で種々の特性を有するブツシャ ユニットを有する圧電モータを提供することができる。

本発明の第２の目的を達成すれば、弾性歯形ばねを有することによってブツシャ を圧電素子の表面に固着することができ、モータを簡単化し、半径方向の寸法を 小さくし、信転性を向上させた圧電モータを提供することができる。

回転子と、圧電素子を有する固定子と、緊締ばねによって圧電素子に固着された ブツシャを有し圧電素子と回転子との闇に設置されたリング状コレクタとを具え る第１実施例の圧電モータにおいて、本発明によりコレクタを歯形ばねの形状に 造り、圧電素子に平行に固定子上に設置した平坦金属リング上にコレクタを取り 付けて圧電素子に弾性的に押し付け、圧電素子とコレクタの歯形ばねの歯との間 にブツシャの緊締ばねを配置することによって本発明の第２の目的を達成するこ とができる。

更に、本発明によるブツシャをＵ字状に形成し、そのコネクタを圧電素子とコレ クタの歯形ばねとの間に配置する。

本発明の第３の目的を達成すれば、回転子の表面に対し一方間でなく取り付けら れモータに交互に作用できる２個のグループのブツシャを使用することによりモ ータを反転できる機能を有する圧電モータを提供することができる。

固定子と、本体を有するこの固定子に相互に摩擦作用をする回転子と、本体に取 り付けられ半径方向の振動を発生する圧電発振器とを具え、回転子に同軸に取り 付けられ電極を有する円板状である圧電素子と、それぞれ一端が圧電素子に機械 的に接触し他端が回転子の表面に鋭角に相互に作用するブッンヤとをこの圧電発 振器が具える圧電モータにおいて、本発明によれば、ブツシャを２個のグループ に分割し、各グループにおいてブツシャを回転子の表面に互いに反対方向に接触 させ、ブツシャに相互に作用するよう、即ちブツシャが回転子との接触から外れ るよう移動できブツシャ間に円周方向に配置されたドッグを付加的に具えた圧電 モータにより本発明の第３の目的が達成される。

このようにして、本発明によれば最終位置で、ブツシャの２個のグループの内の １個のグループのブツシャにドッグを作用させ、このグループのブツシャを回転 子との接触から外す。

更に、本発明によれば、ドッグの中心（中立）位置においては同一方向でない方 向を指向する両グループのブツシャにトングを作用させ、これ等両グループのブ ツシャを回転子との接触から外す。

本発明によれば、同一方向でない方向を指向するグループのブツシャを回転子の 表面に交互に接触させることにより、圧電モータを反転させることができるよう にし、更に、ドッグの中心位置において両グループのブツシャを回転子の表面に 同時に接触させることにより、モータをスイッチオフした状態、即ちモータとそ れに連通した機構とに一定位置で制動を加え、モータを量定することができる。

図面の簡単な説明 添付図面を参照し、実施例の具体的な例につき本発明を説明する。

第１図は円筒外側回転子と、これに押し付けられ挟持されるブツシャとを有する 本発明の第１実施例による圧電モータの第２図のＩ　Ｔ−Ｉ　Ｉ線上の断面図、 第２図は第１図のＩ−Ｉ線上の断面図、第３ａ及び３ｂ図は本発明によりブツシ ャの板の湾曲した端部の形状に造った緊締ばねを有するブツシャを示し、第４ａ 及び４ｂ図は本発明によりブツシャの板の湾曲した切断端縁部の形状に造った緊 締ばねを有するブツシャを示し、第５及び６図は本発明によりブツシャの板の湾 曲中央部の形状に造った緊締ばねを有する二重構造のブツシャを示し、第７図は 本発明により緊締ばねが独立した構造であるブツシャの緊締ばねを示し、 第８ａ〜８ｅ図は本発明による第７図の二重構造のブンシャの２個の緊締ばねの １個の変形を示し、第９ａ〜９ｄ図は第３ａ及び３ｂ図による単一構造のブツシ ャ及び第５．６及び７図による二重構造のブツシャの種々の固着方法を示し、 第１０ａ及び第１０ｂ図は第７図による二重構造のブツシャの固着方法の変形を 示し、 第１１図は本発明による外側リング状素子トその内側に設置した回転子とを有す る圧電モータの二重構造のプノソヤの固着方法を示し、 第１．２　ａ〜１２ｄ図は本発明によるコレクタの構造素子の一例と、圧電モー タの本体へのコレクタの固着方法と構造素子間の連結方法とを示し、 第１３図は第１４図のＩＩ−ＩＩ綿線上断面図で、本発明の第２の目的を達成す るための円筒外側回転子とこれに挟持され押し付けられるブツシャとを有する第 ２実施例の圧電モータを示し、 第１４図は第１３図のＩ−１線上の断面図、第１５ａ及び１５ｂ図は外側回転子 （第１５ａ図）と内側又は外側回転子（第１５ｂ図）とを有する本発明圧電モー タのコレクタの素材を示し、 第１６ａ〜１６ｃ図は圧電モータの回転子の外側配置（第１６ａ及び１６ｂ図） 及び内側配置（第１６ａ図）に対する圧電素子とコレクタの相互位置を示し、 第１７図は第１８図のＩ　Ｉ−１１線上の断面図で、円筒外側回転子と、この回 転子に挟持され押圧され同一方向でないブツシャと、このブツシャに作用するド ッグとを有する本発明に第３実施例の圧電モータを示し、 第１８図は第１７図の１−１線上の断面図、第１９ａ〜１９ｄ５は本発明圧電素 子のブツシャの中心位置及び最終位置においてブツシャに作用するドッグの種々 の作用状態を示し、 第２０ａ〜２０ｃ（ｉｌは本発明圧電モータのドッグによりリングを回転し、中 心位１及び最終位置に固定する装置の種々の例を示し、 第２１図は本発明圧電モータの中心回転子と外側リング状圧電素子とに対する構 造素子の相互の位置を示す図である。

発明の詳細な説明 本発明の第１実施例の圧電モータ（第１及び２図参照）は、物品（図示せず）に 対する圧電モータの静止部分である固定子１と、軸受（ブツシュ）３により固定 子１に回転自在に支持された回転子２とを具える。肩部４とロック座金６とによ って回転子軸５に回転子２を軸線方向に移動しないよう固着する。

圧電モータの固定子１は半径方向に振動する圧電発振器７を具える。この圧電発 振器７ば（例えばゴムのような）弾性材料のガスケント９によって本体８に対し 音響絶縁しており、ナンド１０によって本体８に固着されている。本体８は圧電 発振器７とモータのその他の素子を損傷しないよう保護すると共に、緊締孔１１ によって物品に圧電モータを支持する。

半径方向に振動する圧電発振器７は電気的エネルギーを振動の機械的エネルギー に変換する電気機械装置であり、その振動は半径方向の振動であるのが好適であ る。この振動は、圧電発振器７の作動素子、即ち回転体の形状に作った圧電素子 １２の粒子の運動である。圧電発振器７内に半径方向の振動を発生させるため、 圧電性質を有する材料で製造した平坦リング（孔のある円板）の形状に圧電素子 １２を構成し、端子１４を設けた電極１３をこの円板の平坦両面に起重する。こ の電極１３は圧電素子１２の接地面に薄い金属コーテングをしたもので、特にｆ ｔ極の必要な厚さまで金属を噴霧し、金属を沈陣させて得られる。第１図に示す ように電極にはんだ付けした端子１４（接触法で端子を接続してもよい）を通じ て電源（第１図に図示せず）から交流電圧を電極１３に加える。

ブツシャ１５は圧電素子１２の円筒外面に接触すると共に、ブツシャ１５の他端 は回転子２の内面に鋭角で衝合している。

第２図（第３ａ、３ｂ、４ａ及び４ｂ図をも参照）に示すように、各ブツシャ１ ５にばね１６を設けることによりブツシャ１５を本体に固着する。間接的な結合 材料（はんだ、エポキシ化合物接着剤等）を使用することなく、圧電素子１２の 表面に、ブツシャ１５の各端部を直接接触させることにより、ブツシャと圧電素 子の表面との間にある上記の材料の薄い層内のエネルギー損失をなくすることが でき、モータの効率を増大し、ブツシャと圧電素子との直接接触の安定性に起因 する信顛性を高めることができる。

ブツシャは特別（第３ａ、３ｂ、４ａ及び４ｂ図参照）に曲げた板素材の一部と してばね素子１６を具えてもよい、２個の構造素子１８．１９（第１及び２図参 照）から成るコレクタ内にブツシャ１５のばね素子１６の端部１７を支持する。

このコレクタによってブツシャの軸線方向及び円周方向の固着を行う。

このように固着すれば、圧電素子１２の表面に直接接触するブツシャの端部が半 径方向に移動するのを妨げない。

ブツシャを単一構造（第２．３ａ、３ｂ、４ａ及び４ｂ図参照）に造ってもよい し、二重構造（第５．６及び７図参照）にしてもよい。

ブツシャを緊締するためのばね１６を第３ａ、３ｂ、４ｂ、５及び６図に示すよ うな板素材のハンド状の部片として造ってもよく、又は別個の部片（図７及び８ 図参照）として造ってもよい。後者のケースで、このようなばねの端部でブツシ ャが軸線方向に移動するのを防止するため、溝孔（第８図参照）を設けるか、ば ねを外方に曲げて（第８０．８ｄ及び８ｏ図参照）角（かど）をつける。

各ブツシャを平坦（シート状）な弾性ある音響伝達材料、例えば鋼、黄銅、燐青 銅で造る。

第２図に示すように１方向に、又は第９ａ図に示すように両方向に指向するばね １６によって、単一構造のブツシャ１５（第３３及び３ｂ図参照）を取り付けも よい。二重構造のブツシャ（第５．６及び７図参照）をコレクタ内に取り付ける 例を第９ｂ〜９ｄ、１０ａ及び１１図に示す。

コレクタの構造素子１日、１９をブツシャとの組立ユニットとして圧電モータの 本体８に数個のねじ２ｏによって固着する（第１．２　ｃ及び１２ａ図参照）、 ねじ２１を座金２２と共に締め付けることにより、コレクタの素子１８．１９を 連結する。

これにより、ばね１６の端部１７は素子１８．１９の平坦面の間に剛固にプレス され、ブツシャを軸線方向に固着する。

発振器上にブツシャのユニットを取り付けるのを簡単化するため、素子１９によ るブツシャの端部の模式クランプを採用してもよい（第１２ａ図参照）。その場 合、素子１８を有するブツシャのユニットは圧電素子の本体８内に自由に取り付 けられ、ねじ２０によって本体８に固着され、その後第１図に示すようにブツシ ャのばね１６の端部１７は素子１９の円錐形部によって最終的にクランプされる 。

コレクタの端部１７に取り付けたばね１６（構造素子１６）によりブツシャを固 着するここに提案された図示のものはモータの統合の可能性の幅を広げるもので ある。これは、圧電素子、コレクタ内のブツシャのユニットのような別個の独立 したユニットでモータはできており、モータのパラメータ（特に圧電素子の厚さ 、従って出力）は変化するからである。このことによって、圧電素子１２の厚さ に対応する異なる幅の複数個のブツシャを１個のコレクタに取り付けることが可 能になる。これは、幅が異なるブツシャでも、等しい幅の緊締端１７を有するば ねを設ければよいからである。コレクタの他の実施例では、ばねの緊締端１７の 幅が異なるブツシャを確実に固着するため中間リングを使用することによって、 モータの統合を達成することができる。

回転子２と、圧電素子１２とにブツシャ１５をクランプするのを、ブツシャ自身 の弾性変形の力によって実現する。またブツシャのばね１６によってブツシャを 圧電素子１２に押し付ける。このようにして、圧電素子１２が半径方向に振動す る時でも、ブツシャ１５の圧電素子１２への保証された機械的接触を確実にする 。

圧電素子に加わる機械的負荷を均一にするため、ブツシャの数を少なくとも２個 の単一構造のブツシャ又は二重構造のブツシャにし、円周方向に均一に配置すべ きである。

圧電素子１２、コレクタ１８．１９及び回転子２の間の半径方向の間隙、従って ブツシャの長さは第１．２．９ａ〜９ｅ、１０ａ及び１１図に線図的に示す。実 際には、ブツシャの長さを短くし、側方の曲げに対するその剛性を増大すべきで ある。

このようにして、ブツシャのばね１６の半径方向の寸法を小さくし、圧電素子の 表面に相互に作用するブツシャ端の円周方向の移動を防止する。これ等の位置は ブツシャ端の圧電素子との接触点における接線に近くすべきである。

圧電モータ（第１図参照）の回転子２は３個の主要な部片、即ち軸５と、この軸 に強制的に嵌着して組み立てたコツプ状部材２３と、摩擦部片即ちブツシャ１５ に相互に摩擦作用するリング状挿入部材２４とを具える。この摩擦部片を耐麿耗 性材料で造り、その作動面を最小粗さにし、ブツシャの摩耗を少なくする。回転 子２の軸５を減摩材料で製造した軸受ブツシュ３内に取り付ける。

また、この圧電モータは、内部回転子、即ち環状の圧電素子の内側に設置した回 転子によって作動する。この場合、二重構造のブツシャを例えば第５．６及び７ 図に示すように分離せず集合するものに造る。ブツシャの固着緊締部を上述のよ うに構成する（第１１図参照）が、ブツシャ自身の形状は変えてもよい。

この圧電モータの作動は次ぎのとおりである。圧電発振器７の電極１３に一定の 周波数の交流電圧を加える。この周波数は、圧電素子１２の縦方向及び半径方向 の共振周波数に等しいか又は類似する周波数であり、最終的に縦半径方向の振動 を発生する。これ等の振動はブツシャ１５に伝達される。

圧電素子１２が伸長した時、その表面は半径方向に動き、ブツシャ１５の内端が この表面に機械的に接触する。ブツシャの反対端は、楔作用により回転子２の摩 擦素子２４の円筒面に相互の摩擦作用を及ぼし、（回転子の表面に対する接線と ブツシャとの間の角度が９０度より小さいから）回転子上に接線方向の力を発生 し、回転子を成る角度回転させる。

圧電素子１２の円筒側面に機械的に接触しているブツシャ１５の内端の円周方向 の移動は、ブツシャのばね１６によって防止される。これにより、一方が固定子 の一部であるコレクタにブツシャが固着される。この場合、これも固定子の一部 である圧電素子の表面とブツシャとの間の摩擦力も助けになる。

また、コレクタの座にブツシャを取り付けることによりブ・２シヤの円周方向の 固着を実現してもよい（第９ｄ及び１０ａ図参照）。

圧電素子Ｉ２が圧縮された時、ブツシャ自身の弾性力の作用と、ブツシャの緊締 ばね１６の力とにより、ブツシャ１５の内端は圧電素子の中心に向は半径方向に 動く。回転子２の摩擦素子２４の表面に相互に作用するブツシャ１５の外側端は 、プ。

シャ自身の真っすぐになろうとする弾性力によって摩擦素子の表面から一瞬離れ 、ブツシャのこの外側端は回転子の円周方向の新しい位置を占める。又は、（摩 擦素子２４との接触は失われないにしても）ブツシャのこの外側端のクランプ力 の減少と、これによる摩擦力の減少とにより、ブツシャのこの外側端は摩擦素子 の表面の上を滑り、回転子の円周方向の新しい位置を占める。摩擦素子の表面と 、その上を円周方向に滑るブツシャのこの外側端との間の摩擦力の作用によって 回転子２が反対方向に回転しようとするのを、回転子の質量と、それに連結した 回転機構内の被動体の質量との慣性力によって大部分防止される。

このようなプロセスはそれ自身、圧電素子１２の振動毎に繰り返され、圧電モー タの回転子２を回転状態に設定する一定トルクを生ずる。

この圧電モータの第２実施例を第１３〜１６図につき説明する。

第２実施例（第１３及び１４図）の圧電モータも固定子１と、回転子２と、圧電 素子１２と、コレクタに固着したブ・ンシャ１５とを具える。

この第２実施例の圧電モータは第１実施例のものに比較し次の点で構造が相違す る。

圧電モータのコレクタを１組の歯形ばね２５の形状に造り、この歯形ばね２５を 圧電素子１２の作用円筒面に弾性的に押し付け、固定子上に設置した金属円板２ ６上に取り付ける。ブツシャの緊締ばね１６を圧電素子１２と歯２５との間に配 置し、この歯によってブツシャを圧電素子の表面に密着させて円周方向及び軸線 方向にブツシャを固着する。

コレクタを（例えば鋼のような）弾性シート金属の素材２６で造り、歯２５を形 成するよう半径方向の特種な形状の溝孔を形成する（第１５ａ図参照）。これ等 の歯はコレクタの素材の平面に垂直に曲げられており、圧電素子の半径より大き くない半径の円の孤の上に縦軸線に沿って結束している。コネクタ１６と歯形ば ね２５との接触がコネクタ１６の（圧電素子の高さに関し）中間部に生ずるよう にするため、歯形ばね２５も縦方向に湾曲させる（第１６ａ〜］、　６　ｃ図参 照）。

コレクタの歯２５に棚２７を設け、歯の間の空間に設置したブツシャを軸線方向 に固着する。

外側回転子を有する圧電モータにこのようなコＩノクタを使用する。第１３図に 示すように、このコネクタを圧電素子の下に取り付ける。絶縁パッド２８によっ てコレクタを圧電素子力１ら分離する。

内側に歯がある円板の形状の素材でこのコレクタを造ることができる（第１５ｂ 図参照）。外側回転子を有する圧電モータ（第１６ｂ図参照）及びロータを内側 に配置した圧電モータ（第１６ｃ図参照）にこのようなコレクタを使用すること ができる。両者の相違点は、歯形ばねを曲げる方向にある。

このようなコレクタによってブツシャを固着するここに提案した構造では、コレ クタはばねとして機能し、密接させる所定の力で、圧電素子にブツシャをクラン プさせることができる。

圧電素子とブツシャとの接触を広い接触面積を有するコネクタ１６によって実現 できるから、圧電素子の材料内の応力を減らすことができる。このようなコレク タを使用することによってモータの半径方向の寸法を減らすことができ、又はモ ータの寸法を変えることなく圧電素子の寸法を増大することができ、モータのパ ワーを増大することができる。

またこの圧電モータは、内側回転子を存するモータ、即ち環状圧電素子１２の内 側に回転子を配置したモータにすることができる。その場合、リング状の圧電素 子の下にコレクタのリング状部分２６を配置し、その歯のクランプによってブ・ ンシャ１５を圧電素子の内側円筒面に連結する（第１６ｃ図参照）。

第２実施例の圧電モータも第１実施例の圧電モータと同様に作動する。

第１実施例の圧電モータと同様に、圧電素子１２の円筒側面と機械的に接触して いるコネクタ１６と共にブツシャ１５の内側端が円周方向に移動するのをコレク タの歯形ばね２５によって防止する。ブツシャ１５を間に設置しているコレクタ の歯形ばね２５に設けた棚２７によって、ブツシャが軸線方向に移動するのを防 止する。

圧電モータの第３実施例を第１７〜２１図につき説明する。

可逆型の圧電モータである第３実施例は次ぎの点で第１実施例及び第２実施例と 構造が相違している。

その構造の相違点は、圧電素子１２の外側円筒面に一端を接触させるブツシャ１ ５はその他端を回転子２の内面に互いに反対方向に鋭角に衝合させ、同一方向で ない２方向のグループを形成していることである。

更に、２個の構造素子１８．１９と回転子２との間の本体８のリング状区域に、 円周方向に離間する長孔２９を設け、リング３１にとりつけたドッグ３０をこれ 等長孔２９内に配置する。

リング３１は円周方向に移動することができ、本体８に固着した固定リング３２ によってリング３１は本体８にクランプされる。

ドッグ３０を上記と異なるようにリング３１上に配置してもよい。即ちリングを 最終位置に回転した時、ドッグはグループの内の一方のブツシャを回転子２の内 面から離して湾曲させ（第１９ｃ及び１９ｄ図参照）、リングの中心位置では、 ドッグはグループの内の両方のブツシャを湾曲させるか（第１９ａ図参照）、又 は第１８及び１９ｂ図に示すようにグループの内の両方のブツシャを湾曲させな いように構成する。

更に、例えば、リング３１上に取り付けたレバー３３（第２０ａ図参照）に半径 方向に作用する外部駆動装置（図示せず）によって、リング３１の回転を実現し てもよい。

最終位置及び中心位置では、ドッグと共にリング３１を既知の方法で固着する。

その方法は、例えば、モータの本体８に取り付けた容器３６を取り付け、この容 器内にばね３４とボール３５とを配置して、ボール３５をばね３４で押圧するよ うにしてもよい（第２０ｂ図参照）。又は特種な形状の板ばね３７を設け、リン グの所定の位置に対応するよう円周方向にリング３１に配置した凹所に板ばね３ ７が掛合するようにしてもよい（第２０ｃ図参照）ａ長孔２９の端縁にドッグ３ ０を接触させ、本体８に設けた止め３８をレバー３３（第２０ａ〜２Ｏｃ図参照 ）に作用させ、必要以上にリングが回転するのを付加的に制限してもよい。

外側回転子を有する圧電モータ（第１７〜１９図参照）として、又は内側回転子 、即ちリング状圧電素子の内側に回転子を配置した圧電モータ（第２１図参照） として、この圧電モータを構成することができる。この場合、摩擦素子４０を有 する内側回転子３９とコレクタ１８．１９との間のリング状区域内に、ドッグ３ ０と共に孔２９を円周方向に離間する。この場合、固着リング３２によるリング ３１とドッグ３０との取り付けは第１７図に示すものと基本的に変わらない。

この実施例の可逆圧電モータの作動は次ぎのとおりである。

ドッグ３０と共にリング３１を１個の位置又は最終位置に回転した時、ドッグ３ ０に作用しているブツシャのグループを湾曲させ、回転子２の表面との接触から 外すが、ブツシャの他のグループについては回転子との接触を維持する。

圧電発振器７の電極１３に交流電圧を加えた時、回転子との接触を維持している ブツシャのグループによって回転子の回転方向が決定される。

ドッグ３０と共にリング３１が中心位置にある時、ドッグ３０がブツシャ１５に 作用している状態によってモータの状態が決定される（第１８及び１９ｂ図参照 ）。もしブ・ノシャの両方のグループが同時に湾曲しているならばモータはスイ ッチオフされ、例え電極１３に電圧が加わっていても制動されていない。

もしブツシャの両方のグループが同時に回転子に作用していると（第１８及び１ ９２図参照）、電極１３に電圧が加わっていても、加わっていなくとも、モータ は制動されている。

７二Ｃ二）Ｆ；、ｃ７ ．．、　９ｅ Ｆ、、、：４５ｂ ７．：　１５ ７７ｇΩ０α 要　約　書 圧電発振器を有する固定子（１）と、回転子（２）とを具える圧電モータであっ て、圧電発振器は電１（１３）を有する圧電素子（１２）とブツシャ（１５）と を具える。各ブツシャにばね（１６）を設け、圧電素子（１２）に同軸に本体上 に取り付けたコレクタ（１８，１９）上にブツシャ（１５）をばね（１６）によ って配置する。このばねの作用によって各ブツシャの一端を圧電素子（１２）に 機械的に接触維持し、各ブツシャの他端を回転子の表面に鋭角に衝合させる。す べてのブツシャのばねを円周方向に１方向に指向させてもよく、又は（隣接して 対をなすブツシャについて）反対方間に指向させてもよい。

更に、圧電モータを逆転させるため、ブツシャを２個のグループに分割し、各グ ループ内で、ブツシャを回転子の表面に反対方向に接触させる。

国際調査報告 積−、ＩＩ＋＋−息＋−１へｌｌ＋ｌｊ＋ＰＣＴ／へＦ（１４／ｌ’１ｌｌＲ０ ７国際調査報告　ＰＣＴ／ＳＥ　９１１００８０７

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．固定子と、本体を有するこの固定子に相互に摩擦作用をする回転子と、前記 本体に取り付けられ半径方向の振動を発生する圧電発振器とを具え、前記回転子 に同軸に取り付けられ電極を有する円板状又はリング状である圧電素子と、それ ぞれ一端が前記圧電素子に機械的に接触し他端が前記回転子の表面に鋭角に接触 するプッシャとを前記圧電発振器が具える圧電モータにおいて、統合性の増大に より圧電モータの機能的能力を拡大すると共に、その信頼性と経済性をも向上さ せ、更に前記圧電素子に同軸に前記本体に固着され座を有するリング状に造られ たコレクタを具え、前記プッシャには前記コレクタに相互に作用するばねをそれ ぞれ設けたことを特徴とする圧電モータ。
2. ２．前記プッシャの前記ばねを円周方向に１方向に指向させた請求の範囲第１項 に記載の圧電モータ。
3. ３．隣接する前記プッシャの前記ばねを円周方向に反対方向に指向させた請求の 範囲第１項に記載の圧電モータ。
4. ４．前記コレクタに相互に作用する１個のばねを１対の隣接するプッシャに設け た請求の範囲第３項に記載の圧電モータ。
5. ５．プッシャのばねをプッシャの板の湾曲した部分の形状にした請求の範囲第１ 項又は第４項に記載の圧電モータ。
6. ６．対をなす隣接するプッシャをＵ字状に形成し、隣接するプッシャ間に配置さ れる１対の対称に湾曲した板の形状に造った付加的ばねを対をなす隣接するプッ シャに設けた請求の範囲第４項に記載の圧電モータ。
7. ７．圧電モータの構造を簡単化しその寸法を減少させるため、前記コレクタを歯 形ばねの形状に造り、前記圧電素子に平行に前記固定子上に設置した平坦金属リ ング上に前記コレクタを取り付けて前記圧電素子に弾性的に押し付け、前記圧電 素子と前記コレクタの前記歯形ばねの歯との間にプッシャの前記ばねを前置した ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧電モータ。
8. ８．前記プッシャをＵ字状に形成し、そのコネクタを前記圧電素子と前記コレク タの歯形ばねとの間に配置した請求の範囲第７項に記載の圧電モータ。
9. ９．固定子と、本体を有するこの固定子に相互に摩擦作用をする回転子と、前記 本体に取り付けられ半径方向の振動を発生する圧電発振器とを具え、前記回転子 に同軸に取り付けられ電極を有する円板状又はリング状である圧電素子と、それ ぞれ一端が前記圧電素子に機械的に接触し他端が前記回転子の表面に鋭角に相互 に作用するプッシャとを前記圧電発振器が具える圧電モータにおいて、圧電モー タを逆転させるため、前記プッシャを２個のグループに分割し、各グループにお いて前記プッシャを前記回転子の表面に互いに反対方向に接触させ、前記プッシ ャに相互に作用するよう円周方向に移動でき前記プッシャ間に円周方向に配置さ れたドッグを前記圧電モータが付加的に具えることを特徴とする圧電モータ。
10. １０．前記ドッグの最終位置において、同一方向でない方向を指向する２個のグ ループの内の１個のグループの前記プッシャを前記回転子との接触から外す請求 の範囲第９項に記載の圧電モータ。
11. １１．前記ドッグの中心位置において、同一方向でない方向を指向する２個のグ ループの両方のグループの前記プッシャを前記回転子との接触から外す請求の範 囲第１０項に記載の圧電モータ。