JPH062997U - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波モータの積層されたホールド部材の縦
及び捩り振動用圧電素子と当接面を傾斜させて出力特性
の向上を図る。 【構成】 縦方向への振動を与える縦振動用圧電素子７
０と、互いに逆方向に振動して捩り方向の振動を与える
一対の捩り振動用圧電素子９０と、圧電素子７０，９０
を挟む複数個のホールド部材とを備えた積層されたステ
ータ２０を設け、該ステータ２０のそれぞれの圧電素子
７０，９０を駆動することによって回転駆動されるロー
タ３０を同軸状に取付けてなる超音波モータにおいて、
前記積層されたホールド部材の積層面を傾斜した凹面と
させて形成したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は超音波モータに係り、特に超音波振動を利用してロータを回転させる ように形成されている超音波モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、超音波振動を利用してロータを回転させるようにした超音波モータが開 発されている。

【０００３】 このような超音波モータは、円柱状のステータの端面にロータを当接させてお き、前記ステータに縦方向の振動を与える縦振動用圧電素子と、互いに逆方向に 振動して捩り方向の振動を与える一対の捩り振動用圧電素子とを設け、縦振動と 捩り振動とを組合わせることによってステータの端面にリサージュ図形を描くよ うに運動させて、前記端面に当接されているロータを右又は左へ回転させるよう に形成されている。

【０００４】 これを図４の超音波モータの概略構造を示す半断面正面図を用いてさらに説明 する。

【０００５】 図示超音波モータ１は、円柱状のステータ２と、該ステータ２に当接されてい るロータ３とを第１の支持軸４及び第２の支持軸５によって一体化構造とされた ものである。前記ステータ２は、ステータヘッド６と、リング状に積層された縦 振動用圧電素子７と、ホールドブロック８と、リング状に積層された捩り振動用 圧電素子９と、ボトムナット１０とが第２の支持軸５によって、固着された構造 となっている。また各圧電素子７，９の両端面には、各圧電素子７，９に交流電 圧を印加するための電極板１１，１２が密着して配置され不図示の電源に接続さ れている。この超音波モータ１では、縦振動用圧電素子７の縦振動と、捩り振動 用圧電素子９の捩り振動とによって、ステータヘッド６の端面がリサージュ運動 するためステータ２に当接しているロータ３が回動させられ超音波モータ１が構 成される。

【０００６】 このとき、ステータヘッド６と縦振動用圧電素子７あるいはホールドブロック ８と捩り振動用圧電素子９は、各圧電素子７，９からの振動を効率よくステータ ヘッド６やホールドブロック８に伝達するために、互いの当接面がそれぞれ平滑 な平面として形成されていることが望ましい。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながらステータ２においては、第２の支持軸５にステータヘッド６、各 圧電素子７，９、ホールドブロック８およびボトムナット１０が強い力で締めつ けられており、かつ、中央のねじ部６ａ，７ａ，１０ａが凹部で肉薄に形成され ていることから、円柱状のステータ２の外周部にスキ間ｔ（図５参照）ができ積 層されたステータ２を構成する各部材間で充分な当接を得ることができない。こ のようなスキ間ｔが生じた状態では、縦振動用圧電素子７と捩り振動用圧電素子 ９とが電極板１１，１２への印加電圧で駆動されると生じる超音波振動が効率よ く、ステータヘッド６に伝達されず、従ってロータ３に充分な回転トルクを与え ることができないという欠点があった。

【０００８】 そこで本考案は、ステータ２を構成するホールドブロック８等のホールド部材 と圧電素子７，９とを第２の支持軸５によって強く締め付けも、スキ間ｔが生じ ることなく大きな接合面積にて安定に結合させて出力トルク等の出力特性の優れ た超音波モータを提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の超音波モータは、ステータと、ステータの一端に取り付けられて、ス テータによって回転駆動されるロータとを備え、ステータがリング状の縦及び捩 り振動用圧電素子部とこれら圧電素子の端面に当接して圧電素子を挟む複数個の ホールド部材とを軸線方向に締結固定した超音波モータにおいて、前記圧電素子 部を挟むホールド部材のうちの少なくとも一方における当接面を外周から内方に 向って傾斜した凹面としたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

上記構成の超音波モータにおいては、縦振動用圧電素子部と捩り振動用圧電素 子部とこれら圧電素子部を挟む複数個のホールド部材とを軸線方向に交互に配置 して軸線方向に強く締めつけると、ホールド部材が変形することによってその傾 斜した凹面と圧電素子部の端面との間の隙間が消失し、ホールド部材と圧電素子 部とが全面的に密着されることとなる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１から図３を用いて詳細に説明する。

【００１２】 図１は、本考案に係る超音波モータの一実施例を示した半断面正面図、図２は 図１に示す超音波モータのステータの一実施例を示す要部分解斜視図、図３は図 １に示すホールドブロックの断面正面図である。図示超音波モータ１０は、円柱 状のステータ２０と該ステータ２０に例えば１０枚を所定間隔で配置した摩擦板 １３０を介して当接されているロータ３０とを、ロータ３０を支持するための外 周面に雄ねじ４１が形成された第１の支持軸４０とステータ２０を支持するため の外周面に雄ねじ５１が形成された第２の支持軸５０とによって一体化構造と成 されたものである。前記ステータ２０は、上端面６２に接着剤等（図示せず）に よって複数板の摩擦板１３０が固着されているＡｌ材から成るステータヘッド６ ０と、リング状に複数枚積層されかつ駆動電極板（図示せず）によって挟持され た縦振動用圧電素子７０と、Ａｌ材から成り、中央に凹部８１が形成されたホー ルドブロック８０と、例えば４枚の扇状の捩り振動用圧電素子片９０ａ…９０ｄ を環状に接着剤等（図示せず）によって固着しかつ円板状に形成された駆動電極 板１２０によって挟持された捩り振動用圧電素子９０と、内側に雌ねじ１０１が 形成されたＳＵＳ材から成るボトムナット１００で構成されている。ステータ２ ０を構成するステータヘッド６０やホールドブロック８０及び各圧電素子７０， ９０等は第２の支持軸５０に２００〜３００ｋｇ・ｃｍの強い力で絞めつけられ ている。そして、上記の縦及び捩り振動用圧電素子７０，９０の上下端面に配置 されたそれぞれの駆動電極板７１，９１に交流電力が印加されると振動を発生す る。

【００１３】 また、本実施例においては、前記ステータヘッド６０とホールドブロック８０ とボトムナット１００とのそれぞれ縦振動用圧電素子７０及び捩り振動用圧電素 子９０と対向する当接面（例えばホールドブロック８０の上端面８２と下端面８ ３）が外側から内側（雌ねじ側１０１）に傾斜されて形成されている。そしてこ の傾斜θは、外径２５φのＡｌ材から成るホールドブロック８０で中央に形成さ れた雌ねじ部８４と外周部８５との差が１〜５μｍ凹ませてある。この傾斜θは ホールドブロック８０等の金属ブロックの材質や第２の支持軸５０への絞めつけ 力によって所望の値に選定すればよい。

【００１４】 このようにステータヘッド６０、ホールドブロック８０及びボトムナット１０ ０の各圧電素子７０，９０と対向する面を傾斜させることによって、これらの部 材が第２の支持軸５０に絞めつけられると、ねじ力によってステータヘッド６０ 等の中央部が凹になるように変形する。この凹状の変形を吸収するための傾斜で あり、これによってそれぞれの部材の端面がほぼ平坦に成され焼結によって形成 された各圧電素子７０，９０との当接が安定化される。

【００１５】 なお、本考案の超音波モータの如きつまり、縦及び捩り振動子を組み合せたい わゆる複合振動子型超音波モータの最大トルクはモータの直径の３乗に比例する と言われており本考案の構成による超音波モータではステータ２０を構成する各 圧電素子７０，９０とステータヘッド６０等がそれぞれ円柱状の最外周をはじめ 端面全体が当接させられることから、縦振動及び捩り振動が効率よく、ロータ３ ０へ伝導されることとなる。

【００１６】 また、本実施例においてはステータヘッド６０の下端面６１、ホールドブロッ ク８０の上下端面８２，８３及びボトムナット１００の上端面１０２のそれぞれ に外周から内方に向って凹ませるような傾斜面が形成されたものについて説明し たが本考案は前記実施例に限定されるものではなく必要に応じて傾斜面の形成個 所をホールドブロック８０のみに限定するなど種々変更することができるもので ある。

【００１７】

【考案の効果】

上述の如く本考案の超音波モータは、縦振動用圧電素子部及び捩り振動用圧電 素子部を挟むホールド部材のうちの少なくとも一方における当接面を外周から内 方に向かって傾斜した凹面としたので、圧電素子部とホールド部材とを強い締結 力と大きな接合面積にて安定に結合させることができる。したがって、出力トル クの向上及び回転むらの低減を図ることができ、出力特性の優れた超音波モータ を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波モータの一実施例を示す半
断面正面図

【図２】図１に示す超音波モータのステータの一実施例
を示す要部分解斜視図

【図３】図１に示すホールドブロックの一実施例を示す
断面正面図

【図４】従来の超音波モータを示す半断面正面図

【図５】図４のイ部を拡大して示す拡大図

【符号の説明】

１０ 超音波モータ ２０ ステータ ３０ ロータ ５０ 第２の支持軸 ６０ ステータヘッド ７０ 縦振動用圧電素子 ８０ ホールドブロック ９０ 捩り振動用圧電素子 １００ ボトムナット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータと、該ステータの一端に取り付
   けられて該ステータによって回転駆動されるロータとを
   備え、ステータが、軸線方向の振動を与えるリング状の
   縦振動用圧電素子部と、軸線周りに正逆方向の捩り振動
   を与えるリング状の捩り振動用圧電素子部と、これら圧
   電素子の端面に当接して圧電素子を挟む複数個のホール
   ド部材とを軸線方向に締結固定してなるものである超音
   波モータにおいて、前記圧電素子部を挟む前記ホールド
   部材のうちの少なくとも一方における当接面を外周から
   内方に向かって傾斜した凹面としたことを特徴とする超
   音波モータ。