JPH06141565A - 超音波モータのロータ - Google Patents
超音波モータのロータInfo
- Publication number
- JPH06141565A JPH06141565A JP4289164A JP28916492A JPH06141565A JP H06141565 A JPH06141565 A JP H06141565A JP 4289164 A JP4289164 A JP 4289164A JP 28916492 A JP28916492 A JP 28916492A JP H06141565 A JPH06141565 A JP H06141565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- main body
- traveling wave
- ultrasonic motor
- width
- Prior art date
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- Pending
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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
-
- 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
-
- 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
- H02N2/007—Materials
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 歩留まりが非常に高く、製造コストも低くさ
せるようにすることを目的とする。 【構成】 圧電体と、該圧電体の励振によって進行波を
発生する弾性体と、該進行波によって駆動されるロータ
とを有する超音波モータのロータに於いて、前記ロータ
は本体部と摺動部とを有し、該摺動部の進行波の進行方
向と直交する方向の幅が前記本体部の同方向の幅よりも
狭く、かつ該本体部と前記摺動部とが同一の材料から構
成されるようにした。
せるようにすることを目的とする。 【構成】 圧電体と、該圧電体の励振によって進行波を
発生する弾性体と、該進行波によって駆動されるロータ
とを有する超音波モータのロータに於いて、前記ロータ
は本体部と摺動部とを有し、該摺動部の進行波の進行方
向と直交する方向の幅が前記本体部の同方向の幅よりも
狭く、かつ該本体部と前記摺動部とが同一の材料から構
成されるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動を利用した
超音波モータのロータに関するものである。
超音波モータのロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のロータは、例えば本出願
人による特開平３−７４１８２号公報に開示されている
ものがあった。この公報によれば、金属等からなる本体
部と樹脂等からなる摺動部とを接着してロータを構成
し、摺動部の幅を本体部の幅よりも狭くして、回転性能
を向上させるというものであった。
人による特開平３−７４１８２号公報に開示されている
ものがあった。この公報によれば、金属等からなる本体
部と樹脂等からなる摺動部とを接着してロータを構成
し、摺動部の幅を本体部の幅よりも狭くして、回転性能
を向上させるというものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のロータ
には、幅が狭くて薄い摺動部を制作し、さらにそれを本
体部に接着する為、歩留まりが非常に低く、かつ製造コ
ストが高いという問題点があった。本発明は、この問題
点に鑑み、摺動部の幅が本体部の幅よりも狭い構造で、
かつ歩留まりが非常に高く、製造コストも低くさせるよ
うにした超音波モータのロータを得ることを目的とす
る。
には、幅が狭くて薄い摺動部を制作し、さらにそれを本
体部に接着する為、歩留まりが非常に低く、かつ製造コ
ストが高いという問題点があった。本発明は、この問題
点に鑑み、摺動部の幅が本体部の幅よりも狭い構造で、
かつ歩留まりが非常に高く、製造コストも低くさせるよ
うにした超音波モータのロータを得ることを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、本体部と摺動部とを有し、摺動部の進行
波の進行方向と直交する方向の幅が本体部の同方向の幅
よりも狭く、かつ本体部と摺動部とを同一の材料で、超
音波モータのロータを構成した。
に、本発明は、本体部と摺動部とを有し、摺動部の進行
波の進行方向と直交する方向の幅が本体部の同方向の幅
よりも狭く、かつ本体部と摺動部とを同一の材料で、超
音波モータのロータを構成した。
【０００５】
【作用】この構成によれは、ロータの摺動部と本体部と
を同一材料にした上で、摺動部の幅を本体部の幅よりも
狭い構造にしたために、歩留まりが非常に高く、かつ製
造コストの低い超音波モータのロータが得られる。
を同一材料にした上で、摺動部の幅を本体部の幅よりも
狭い構造にしたために、歩留まりが非常に高く、かつ製
造コストの低い超音波モータのロータが得られる。
【０００６】
【実施例】まず超音波モータを用いて、そのモータの原
理を説明する。図３は、超音波モータの斜視図を示し、
この図において、符号１は弾性体で、その下面には円環
状の圧電体２が接着されている。圧電体２の表面には、
第１の高周波電圧（Ａ相）と第２の高周波電圧（Ｂ相）
とが、図６中の電極を介して印加され、対極側は弾性体
１を介して接地される。高周波電圧の印加により圧電体
２が励振し、弾性体１に進行波が発生する。この弾性体
１と圧電体２とを合わせてステータと呼ぶ。
理を説明する。図３は、超音波モータの斜視図を示し、
この図において、符号１は弾性体で、その下面には円環
状の圧電体２が接着されている。圧電体２の表面には、
第１の高周波電圧（Ａ相）と第２の高周波電圧（Ｂ相）
とが、図６中の電極を介して印加され、対極側は弾性体
１を介して接地される。高周波電圧の印加により圧電体
２が励振し、弾性体１に進行波が発生する。この弾性体
１と圧電体２とを合わせてステータと呼ぶ。
【０００７】ロータ母材３には、樹脂等からなる摺動材
４が接着されていて、不図示の加圧手段によりステータ
に加圧され、進行波によって駆動される。このロータ母
材３と摺動材４とを合わせてロータと呼ぶ。図４は、図
３のロータの断面図である。この図４中のロータ母材３
は、一般に振動減衰の少ない、アルミ合金等の金属を素
材に選択する。摺動材４は樹脂等を素材にするが、目的
はステータとの摺動特性の向上にあり、厚さは可能な限
り薄くしてロータの振動減衰を防止する。
４が接着されていて、不図示の加圧手段によりステータ
に加圧され、進行波によって駆動される。このロータ母
材３と摺動材４とを合わせてロータと呼ぶ。図４は、図
３のロータの断面図である。この図４中のロータ母材３
は、一般に振動減衰の少ない、アルミ合金等の金属を素
材に選択する。摺動材４は樹脂等を素材にするが、目的
はステータとの摺動特性の向上にあり、厚さは可能な限
り薄くしてロータの振動減衰を防止する。
【０００８】図５は、図３の圧電体２の構造を示す図で
ある。この図５において、リング状の圧電体２は、図示
のように進行波の波長（λ）の１／２の長さのセグメン
トが配列されている。また、隣接同士のセグメント２
ａ、２ｂには、分極の方向が逆になっている。２ａ部に
示した印は分極方向が図面を介して裏面から表面に向い
ており、２ｂ部に示した印はその逆方向を表している。
ある。この図５において、リング状の圧電体２は、図示
のように進行波の波長（λ）の１／２の長さのセグメン
トが配列されている。また、隣接同士のセグメント２
ａ、２ｂには、分極の方向が逆になっている。２ａ部に
示した印は分極方向が図面を介して裏面から表面に向い
ており、２ｂ部に示した印はその逆方向を表している。
【０００９】図中左側の１１個のセグメントにはＡ相の
高周波電圧が、右側の１１個のセグメントにはＢ相の高
周波電圧が、それぞれ印加される。Ａ相とＢ相間に設け
られた、進行波の波長（λ）の１／４の長さのセグメン
ト２ｃは、ステータの振動振幅に応じたモニター電圧を
検出する部分であり、この検出は、本出願人による特開
昭６２−２０３５７５号公報に記載されているので、こ
こでは説明を省略する。
高周波電圧が、右側の１１個のセグメントにはＢ相の高
周波電圧が、それぞれ印加される。Ａ相とＢ相間に設け
られた、進行波の波長（λ）の１／４の長さのセグメン
ト２ｃは、ステータの振動振幅に応じたモニター電圧を
検出する部分であり、この検出は、本出願人による特開
昭６２−２０３５７５号公報に記載されているので、こ
こでは説明を省略する。
【００１０】図６は、図３中の圧電体２の電極構造を示
す図である。この図中の左側に位置する１１個のセグメ
ントは、導電塗料２ｄにより同電位にまとめられ、１本
のリード線２ｅによって印加される。また右側の１１個
のセグメントも、導電塗料２ｆにより同電位にまとめら
れ、１本のリード線２ｇによって印加される。図７は、
図３中のステータに進行波が発生する時の、その進行波
の原理を説明するための図である。
す図である。この図中の左側に位置する１１個のセグメ
ントは、導電塗料２ｄにより同電位にまとめられ、１本
のリード線２ｅによって印加される。また右側の１１個
のセグメントも、導電塗料２ｆにより同電位にまとめら
れ、１本のリード線２ｇによって印加される。図７は、
図３中のステータに進行波が発生する時の、その進行波
の原理を説明するための図である。
【００１１】前述の圧電体２は、リング状であるが、図
７では、便宜のために直線に展開されて描かれている。
その圧電体２の下に示す波形図は、左側にベクトル表示
されたＡ相の高周波電圧（Ｖ1 ）とＢ相の高周波電圧
（Ｖ2 ）とが印加された時の、弾性体１と圧電体２との
屈曲の様子を表している。その波形図の横軸方向は、セ
グメントの位置を示し、縦軸方向は振動振幅を示し、ま
た図中左側のベクトル図は、横軸方向が実効値で、右方
向が正の電位を、左方向が負の電位を示している。
７では、便宜のために直線に展開されて描かれている。
その圧電体２の下に示す波形図は、左側にベクトル表示
されたＡ相の高周波電圧（Ｖ1 ）とＢ相の高周波電圧
（Ｖ2 ）とが印加された時の、弾性体１と圧電体２との
屈曲の様子を表している。その波形図の横軸方向は、セ
グメントの位置を示し、縦軸方向は振動振幅を示し、ま
た図中左側のベクトル図は、横軸方向が実効値で、右方
向が正の電位を、左方向が負の電位を示している。
【００１２】図中の点線による２つの波形のうち一方の
波形Ｚ1 は、Ａ相の高周波電圧（Ｖ1 ）によって形成さ
れた定在波であり、他方の波形Ｚ2 はＢ相の高周波電圧
（Ｖ2）によって形成された定在波で、実際にはそれら
が合成されて進行波Ｚが形成される。Ｖ1 とＶ2 との間
にπ／２の時間的位相差を、Ａ相のセグメント群とＢ相
のセグメント群との間にλ／４の空間的位相差をそれぞ
れ設けることにより、合成波Ｚは進行波となり、その進
行の様子が図に描かれている。
波形Ｚ1 は、Ａ相の高周波電圧（Ｖ1 ）によって形成さ
れた定在波であり、他方の波形Ｚ2 はＢ相の高周波電圧
（Ｖ2）によって形成された定在波で、実際にはそれら
が合成されて進行波Ｚが形成される。Ｖ1 とＶ2 との間
にπ／２の時間的位相差を、Ａ相のセグメント群とＢ相
のセグメント群との間にλ／４の空間的位相差をそれぞ
れ設けることにより、合成波Ｚは進行波となり、その進
行の様子が図に描かれている。
【００１３】次に、本発明の実施例を説明する。図１
は、本発明の第１実施例で、図４に対応させて描いてい
る。この図１中のロータ１１は、本体部１１ａ、摺動部
１１ｂ、振動絶縁部１１ｃ、回転伝達部１１ｄの４部分
から構成される。本体部１１ａは、摺動部１１ｂと共に
不図示のステータから振動を受けて応答し、振動する部
分で、その厚さは最も駆動効率の良い寸法になってい
る。
は、本発明の第１実施例で、図４に対応させて描いてい
る。この図１中のロータ１１は、本体部１１ａ、摺動部
１１ｂ、振動絶縁部１１ｃ、回転伝達部１１ｄの４部分
から構成される。本体部１１ａは、摺動部１１ｂと共に
不図示のステータから振動を受けて応答し、振動する部
分で、その厚さは最も駆動効率の良い寸法になってい
る。
【００１４】摺動部１１ｂは、不図示のステータに直接
接触して回転力を取り出す部分で、ステータに発生する
進行波の進行方向と直交する方向の幅ｄ1 が、本体部１
１ａの同方向の幅ｄ2 よりも狭い構造になっている。こ
の構造を採用することにより、回転ムラや制御可能な低
回転数限界等の回転性能が向上する。振動絶縁部１１ｃ
は、本体部１１ａと回転伝達部１１ｄとの間に位置し、
本体部１１ａの振動を絶縁して回転伝達部１１ｄに伝え
ない役割を果たしている。その構造は、図示のように、
薄板の円盤形状をし、かつ本体部の中立面位置で本体部
につながっている。
接触して回転力を取り出す部分で、ステータに発生する
進行波の進行方向と直交する方向の幅ｄ1 が、本体部１
１ａの同方向の幅ｄ2 よりも狭い構造になっている。こ
の構造を採用することにより、回転ムラや制御可能な低
回転数限界等の回転性能が向上する。振動絶縁部１１ｃ
は、本体部１１ａと回転伝達部１１ｄとの間に位置し、
本体部１１ａの振動を絶縁して回転伝達部１１ｄに伝え
ない役割を果たしている。その構造は、図示のように、
薄板の円盤形状をし、かつ本体部の中立面位置で本体部
につながっている。
【００１５】回転伝達部１１ｄは、ロータの回転を被駆
動部に出力する部分である。また、本体部１１ａ、摺動
部１１ｂ、振動絶縁部１１ｃ、回転伝達部１１ｄの４部
分は、同一の樹脂材料で構成されている。制作にあたっ
ては、前記４部分を一個物として成形し、その後に摺動
部１１ｂのステータに接触する表面のみラップ加工で高
平面度に仕上げられる。この材料としては、例えばチタ
ン酸カリウムウィスカを１５〜３０重量％程度含む様な
樹脂を用いると、良い性能が得られる。
動部に出力する部分である。また、本体部１１ａ、摺動
部１１ｂ、振動絶縁部１１ｃ、回転伝達部１１ｄの４部
分は、同一の樹脂材料で構成されている。制作にあたっ
ては、前記４部分を一個物として成形し、その後に摺動
部１１ｂのステータに接触する表面のみラップ加工で高
平面度に仕上げられる。この材料としては、例えばチタ
ン酸カリウムウィスカを１５〜３０重量％程度含む様な
樹脂を用いると、良い性能が得られる。
【００１６】本出願人の実験では、次のように、 １）チタン酸カリウムウィスカ ：１５〜３０重量％ ２）熱可塑性樹脂 ：４０〜６０重量％ ３）炭素繊維 ：１５〜３５重量％ ４）ポリテトラフルオロエチレン： ５〜１５重量％ からなる樹脂を用いて実験を行い、所望の高性能を得て
いる。
いる。
【００１７】図２は、本発明の第２実施例で、図４に対
応している。この図２中のロータ１２は、本体部１２
ａ、摺動部１２ｂおよび回転止め用係合部１２ｃの３部
分から構成される。本体部１２ａは、摺動部１２ｂと共
に不図示のステータから振動を受けて応答し、振動する
部分で、その厚さは最も駆動効率の良い寸法になってい
る。
応している。この図２中のロータ１２は、本体部１２
ａ、摺動部１２ｂおよび回転止め用係合部１２ｃの３部
分から構成される。本体部１２ａは、摺動部１２ｂと共
に不図示のステータから振動を受けて応答し、振動する
部分で、その厚さは最も駆動効率の良い寸法になってい
る。
【００１８】摺動部１２ｂは、不図示のステータに直接
接触して回転力を取り出す部分で、ステータに発生する
進行波の進行方向と直交する方向の幅ｄ1 が、本体部１
２ａの同方向の幅ｄ2 よりも狭い構造になっている。こ
の構造を採用することにより、回転ムラや制御可能な低
回転数限界等の回転性能が向上する。回転止め用係合部
１２ｃは、本体部１２ａの中立面位置から半径方向に突
出した係合部で、回転伝達部１４の突起部１４ａと係合
して回転止めの役割を果たしている。
接触して回転力を取り出す部分で、ステータに発生する
進行波の進行方向と直交する方向の幅ｄ1 が、本体部１
２ａの同方向の幅ｄ2 よりも狭い構造になっている。こ
の構造を採用することにより、回転ムラや制御可能な低
回転数限界等の回転性能が向上する。回転止め用係合部
１２ｃは、本体部１２ａの中立面位置から半径方向に突
出した係合部で、回転伝達部１４の突起部１４ａと係合
して回転止めの役割を果たしている。
【００１９】振動絶縁部材１３は、本体部１２ａと回転
伝達部１４との間にあって、本体部１２ａの振動を絶縁
して回転伝達部１４に伝えない役割を果たしている。材
料としてはフェルト等が好ましい。回転伝達部１４は、
ロータの回転を被駆動部に出力する部分である。また、
本体部１２ａ、摺動部１２ｂ、回転止め用係合部１２ｃ
の３部分は、同一の樹脂材料で構成されている。制作に
あたっては、前記３部分を一個物として成形し、その後
に摺動部１２ｂのステータに接触する表面のみラップ加
工で高平面度に仕上げられる。この材料も、前述の第１
実施例で開示したチタン酸カリウムウィスカを１５〜３
０重量％程度含む様な樹脂がよい。
伝達部１４との間にあって、本体部１２ａの振動を絶縁
して回転伝達部１４に伝えない役割を果たしている。材
料としてはフェルト等が好ましい。回転伝達部１４は、
ロータの回転を被駆動部に出力する部分である。また、
本体部１２ａ、摺動部１２ｂ、回転止め用係合部１２ｃ
の３部分は、同一の樹脂材料で構成されている。制作に
あたっては、前記３部分を一個物として成形し、その後
に摺動部１２ｂのステータに接触する表面のみラップ加
工で高平面度に仕上げられる。この材料も、前述の第１
実施例で開示したチタン酸カリウムウィスカを１５〜３
０重量％程度含む様な樹脂がよい。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロータの
摺動部と本体部とを同一材料にした上で、摺動部の幅を
本体部の幅よりも狭い構造にしたために、回転ムラや制
御可能な低回転数限界等の回転性能が向上すると共に、
歩留まりが非常に高く、かつ製造コストの低い超音波モ
ータのロータを得ることができる。
摺動部と本体部とを同一材料にした上で、摺動部の幅を
本体部の幅よりも狭い構造にしたために、回転ムラや制
御可能な低回転数限界等の回転性能が向上すると共に、
歩留まりが非常に高く、かつ製造コストの低い超音波モ
ータのロータを得ることができる。
【図１】は、本発明の第１実施例に係る断面図である。
【図２】は、本発明の第２実施例に係る断面図である。
【図３】は、超音波モータの斜視図である。
【図４】は、図３中のロータ３、４の断面図である。
【図５】は、図３中の圧電体２の分極配列を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図６】は、図３中の圧電体２の電極構造を示す図であ
る。
る。
【図７】は、図３中のステータ１、２に進行波が発生す
る時の、進行波の原理を説明するための図である。
る時の、進行波の原理を説明するための図である。
１ 弾性体、 ２ 圧電体、 ３ ロータ母材、 ４
摺動材 １１ａ、１２ａ ロータの本体部、 １１ｂ、１２ｂ
ロータの摺動部 １１ｃ ロータの振動絶縁部、 １１ｄ、１４ ロータ
の回転伝達部
摺動材 １１ａ、１２ａ ロータの本体部、 １１ｂ、１２ｂ
ロータの摺動部 １１ｃ ロータの振動絶縁部、 １１ｄ、１４ ロータ
の回転伝達部
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電体と、該圧電体の励振によって進行
波を発生する弾性体と、該進行波によって駆動されるロ
ータとを有する超音波モータに於いて、 前記ロータは本体部と摺動部とを有し、該摺動部の進行
波の進行方向と直交する方向の幅が前記本体部の同方向
の幅よりも狭く、かつ該本体部と前記摺動部とが同一の
材料から構成されていることを特徴とする超音波モータ
のロータ。 - 【請求項２】 前記ロータの材料が、チタン酸カリウム
ウィスカを含有していることを特徴とする請求項１記載
の超音波モータのロータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289164A JPH06141565A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 超音波モータのロータ |
| US08/141,618 US5440191A (en) | 1992-10-28 | 1993-10-27 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289164A JPH06141565A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 超音波モータのロータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06141565A true JPH06141565A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17739595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4289164A Pending JPH06141565A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 超音波モータのロータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5440191A (ja) |
| JP (1) | JPH06141565A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006230140A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Seiko Instruments Inc | 超音波モータ及びそれを用いた電子機器 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5066884A (en) * | 1989-02-10 | 1991-11-19 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| JPH07298652A (ja) * | 1994-04-27 | 1995-11-10 | Canon Inc | 振動波モータ |
| JP3792790B2 (ja) * | 1996-07-23 | 2006-07-05 | キヤノン株式会社 | 振動波モータ |
| JP3397627B2 (ja) * | 1997-04-08 | 2003-04-21 | キヤノン株式会社 | 振動型駆動装置およびこれを用いた装置 |
| JP4931425B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-05-16 | 富士フイルム株式会社 | 駆動装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197272A (ja) * | 1989-01-25 | 1990-08-03 | Canon Inc | 大出力型振動波モータ |
| JPS59204477A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-19 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モーターの駆動制御回路 |
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