JPH0638558A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つのロータ部の回転駆動が可能であり、し
かも構造が簡単で偏平化が可能であり、回転出力を効率
よく発生できる振動モータを提供すること。 【構成】 ステータ部４０と２つのロータ部３０Ａ，３
０Ｂとを有する振動モータである。前記ステータ部４０
は、リング状の圧電素子４２，４４と、前記圧電素子の
表面に積層配置されたリング形状の電極板４６，４８
と、前記電極板及び圧電素子の両側を挟持するよう配置
された板状の第１のブロック体５０および第２のブロッ
ク体５２とを含む。ステータ部４０の両端面６０Ａ，６
０Ｂには放射状の突起部６２Ａ，６２Ｂが形成されてい
る。そして、前記第２の電極板４８をアースした状態
で、リング上に配置された分割電極板４６の１つおきに
曲げ振動の共振周波数をもつ単相交流電圧を印加し、突
起部６２Ａ，６２Ｂ上に楕円振動を発生させ、ロータ部
３０Ａ，３０Ｂを回転駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ボルト締めランジュバン型の
超音波モータが周知であり、例えば特開昭61-49670号公
報に係る片持ち梁状捩り超音波振動子を用いた圧電モー
タや、特開昭63-217984 号公報に係る超音波モータ等が
知られている。

【０００３】しかし、従来この種のモータは、いずれも
ロータを一方向にしか回転できず、しかも構造が複雑で
高価なものとなってしまうという問題があった。

【０００４】図２６には、従来のボルト締めランジュバ
ン型超音波モータの一例が示されている。この超音波モ
ータは、２個の圧電素子１０，１２の両端に長さの異な
る金属ブロック体１４，１６が配置され、両ブロック体
１４，１６は、その中心においてボルト１８により圧電
素子１０，１２を締付けるように固定されている。

【０００５】そして、この超音波モータは、交流電源２
０から圧電素子１０，１２に高周波交流電圧を印加する
と、圧電素子１０，１２の厚み方向への振動により縦振
動が生じるとともに、ボルト１８の捩りにより捩り振動
が生じ、ブロック体１４，１６の端面には縦振動と捩り
振動を合成した楕円振動が発生することになり、この楕
円振動により回転駆動力を得ることができる。

【０００６】前記ブロック体１６の端面には、円板２２
がバネ２４によりブロック体１６側へ付勢されて配設さ
れており、円板２２の回転軸２６が軸受２８にて支持さ
れている。したがって、前記円板２２をブロック体１６
の端面に接触することにより、前記合成振動により得ら
れる回転力は円板２２に伝達され、回転軸２６から回転
出力を取り出すことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 しかし、前記従来
の超音波モータでは、縦振動と捩り振動との共振点を合
せなければ回転出力を効果的に発生できない。このた
め、一方のブロック体１４を短尺状に形成し、他方のブ
ロック体１６の長尺状に形成して前記共振点を一致させ
る必要があり、従ってモータ設計時における自由度が少
いという問題があった。 また、この共振点を一致させるためにブロック体１
４，１６を含む超音波モータの全長が棒状に形成される
ため、その全長が長くなり、偏平化、小型化がむずかし
いという問題があった。 また、このように縦振動と捩り振動との合成により
楕円振動を発生させる超音波モータでは、ブロック体１
６の端面に一方向の楕円振動しか発生できず、回転軸２
６を正転および逆転の両方向駆動できないという問題が
あった。 また、この超音波モータでは、振動子１０，１２の
振動から楕円振動を直接発生できず、縦振動と捩り振動
を合成しなければならないため、楕円振動の発生効率が
十分でなく、その分、回転出力を効率よく発生できない
という問題があった。

【０００８】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、設計の自由度が大き
く、構造が簡単で小型化が可能であり、回転出力を効率
よく発生でき、必要に応じ双方向への回転が可能であ
り、しかも２つの回転出力を得ることができる振動モー
タを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、第１及び第２のロータ接触面を有するス
テータ部と、前記第１及び第２のロータ接触面と接触し
回転駆動される第１のロータ部及び第２のロータ部と、
を有する振動モータであって、前記ステータ部は、振動
を発生させる圧電素子と、前記圧電素子の表面に、ロー
タ部の回転方向に沿って所定の間隔毎に複数個の電圧印
加領域を形成する電極と、前記圧電素子を挟持するよう
その両側に取付け固定され、その外側端面を前記第１及
び第２のロータ接触面とする偏平形状の第１のブロック
体および第２のブロック体と、前記第１及び第２のロー
タ接触面に設けられた複数の突起部と、を含み、前記圧
電素子の電圧印加領域に交流電圧を印加することによ
り、前記各ブロック体の第１及び第２のロータ接触面に
定在波を発生させ、前記定在波の腹と節の間に前記突起
部を設けることにより、前記突起部に楕円振動を発生さ
せ、この突起部に接する前記第１及び第２のロータ部を
回転駆動することを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、第１及び第２のロータ接
触面を有するステータ部と、前記第１及び第２のロータ
接触面と接触し回転駆動される第１のロータ部及び第２
のロータ部と、を有する振動モータであって、前記ステ
ータ部は、振動を発生させる圧電素子と、前記圧電素子
の表面に、ロータ部の回転方向に沿って複数個の電圧印
加領域を形成する電極と、前記圧電素子を挟持するよう
その両側に取付け固定され、その外側端面を前記第１及
び第２のロータ接触面とする偏平形状の第１のブロック
体および第２のブロック体と、前記第１及び第２のロー
タ接触面に設けられた複数の突起部と、を含み、前記電
極を介し圧電素子に印加する前記交流電圧の切替え制御
により、前記各ブロック体の第１及び第２のロータ接触
面に異なる位相の第１の定在波および第２の定在波を選
択的に発生させるよう形成され、前記複数の突起部は、
前記第１の定在波の腹と一方側の節の間に位置するとと
もに、前記第２の定在波の腹と他方側の節の間に位置す
るよう形成され、印加する前記交流電圧を切替え制御
し、発生する前記定在波を選択することにより、前記突
起部に接する前記各ロータ部の回転方向を切替えること
を特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１の発明では、前記圧電素子の表面に、
ロータ部の回転方向に沿って所定の間隔毎に複数個の電
圧印加領域を形成している。しかも、本発明では、圧電
素子の振動により、梁の撓みに起因する曲げ振動が発生
するようブロック体を偏平形状に形成している。従っ
て、前記複数個の電圧印加領域に交流電圧を印加するこ
とにより、ステータ部のロータ接触面に梁の撓みに起因
する定在波を発生できる。しかも、本発明では、前記各
突起部を定在波の腹と節の間に設けているため、突起部
の端面には楕円振動が直接発生し、ロータ部を回転駆動
することができる。

【００１２】このように本発明の振動モータでは、従来
のランジュバン型の超音波モータのように、ボルトによ
る捩り振動を用いることなく、圧電素子を振動させるこ
とにより得られる定在波から直接楕円振動を発生させる
ことができるため、回転出力を効率よく得ることができ
る。しかも従来のように縦振動、捩り振動の共振点を一
致させるという設計上の制約がないため、モータ全体の
構成が簡単かつ安価なものとなる。また、偏平形状のブ
ロック体を用いているため、振動モータの全体の偏平
化、小型化を図ることができる。

【００１３】特に本発明では、ステータ部の両端面を第
１および第２のロータ接触面とし、第１および第２のロ
ータ接触面に設けられた各突起部と、第１および第２の
ロータ部とを接触させている。前記第１および第２のロ
ータ部は、突起部の端面に発生する楕円振動によって、
それぞれ独立して回転駆動される。従って、本発明によ
れば、第１および第２のロータ部から、それぞれ独立し
た２種類の回転出力を取出すこともできる。また第１お
よび第２のロータ部が同方向に回転駆動されるよう形成
された場合には、第１および第２のロータ部を連結する
ことで、２倍のトルクを有する回転出力を取出すことも
できる。

【００１４】これに加えて、請求項２の発明では、前記
電極を介し圧電素子に印加する交流電圧の制御により、
前記ブロック体のロータ接触面に異なる位相の第１及び
第２の定在波を選択的に発生させるよう形成され、しか
も前記各突起部は、前記第１の定在波の腹と一方側の節
の間に位置するとともに、前記第２の定在波の腹と他方
の節の間に位置するよう形成されている。

【００１５】従って、印加する前記交流電圧を制御し、
発生する前記定在波を切り替えることにより、前記突起
部に接する前記第１及び第２のロータ部の回転方向を切
り替えることができる。

【００１６】また、本発明者は、この振動モータの回転
原理についての検討を行った。この種のモータでは、発
生する振動の種類として、縦振動、捩り振動、曲げ振動
が知られている。従来のボルト締めランジュバン型超音
波モータでは、縦振動と捩り振動との合成により楕円振
動を発生させていたが、本発明の振動モータでは、梁の
撓みによる曲げ振動を用いて突起部上に直接楕円振動を
発生させているものと推定される。

【００１７】特に、前記曲げ振動は、棒の曲げ振動と、
梁の撓みによる曲げ振動との２種類が考えられるが、本
発明では、ブロック体を偏平形状に形成することによっ
て、梁の撓みによる曲げ振動を発生するよう構成されて
いる。

【００１８】このように、本発明の振動モータは、従来
のランジュバン型超音波モータと異なる原理によって楕
円振動を得ているものと推定され、その結果、正逆転可
能な回転出力を効率よく発生させることができ、しかも
その構造が簡単でかつ安価なものとなる。

【００１９】図６には、ステータ部に発生する曲げ振動
の様子が概念的に示されている。同図（Ａ）及び（Ｂ）
には、曲げ振動が生じているステータ部の斜視図が示さ
れ、同図（Ｃ）及び（Ｄ）には、同図（Ａ），（Ｂ）に
示すステータ部の側面図が示されている。同図に示すよ
う、本発明の振動モータでは、曲げ振動を用いてステー
タ部の両端面、すなわち第１および第２のロータ接触面
に定在波を発生させ、この定在波の腹と節の間に突起部
を設けることにより、この突起部上に直接楕円振動を発
生させることができる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。

【００２１】第１実施例 図１には、本発明に係る振動モータの好適な第１実施例
が概略的に示されている。

【００２２】実施例の振動モータは、第１および第２の
ロータ部３０Ａ，３０Ｂと、ステータ部４０とを有す
る。

【００２３】そして、ステータ部４０の電極板４６，４
８に、単相の高周波交流電圧を印加することにより、ス
テータ部４０の第１および第２のロータ接触面６０Ａ，
６０Ｂに定在波を発生させる。そして、この第１及び第
２のロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ上に設けられた突起部
６２Ａ，６２Ｂを用い、前記定在波振動を楕円振動に直
接変換し、これにより突起部６２Ａ，６２Ｂに接する第
１および第２のロータ部３０Ａ，３０Ｂを回転駆動する
ものである。

【００２４】このように、実施例の振動モータは、第１
および第２のロータ部３０Ａ，３０Ｂから２種類の回転
出力を取出すことができる。また第１および第２のロー
タ部３０Ａ，３０Ｂを同方向に回転駆動する場合には、
これ等両ロータ部３０Ａ，３０Ｂを一体的に連結し、通
常の２倍のトルクを有する回転出力を取り出すこともで
きる。

【００２５】前記各ロータ部３０Ａ，３０Ｂは、ロータ
接触面６０Ａ，６０Ｂ上の突起部６２Ａ，６２Ｂに一定
の圧力で接触する円板３２Ａ，３２Ｂと、この円板３２
Ａ，３２Ｂの回転中心に取り付けられた回転出力軸３４
Ａ，３４Ｂとを含む。

【００２６】また、前記ステータ部４０は、例えばセラ
ミックス等の圧電体を用いてリング状に形成された２個
の圧電素子４２，４４と、圧電素子４４の両側に設けら
れた第１の電極板４６及び第２の電極板４８と、圧電素
子４２，４４の両側にそれぞれ配置された偏平板状の第
１の金属ブロック体５０及び第２の金属ブロック体５２
と、両金属ブロック体５０，５２を圧電素子４２，４４
を締め付けるように連結固定する結合ボルト５４とを含
み、全体として偏平形状となるように形成されている。

【００２７】なお、前記圧電素子４２，４４は、分極の
際に電極として使用した、例えば銀，ニッケル面を、分
極終了後に研磨して除去したものを用いる。

【００２８】次に、前記ステータ部４０の構成をより詳
細に説明する。

【００２９】図２，図３には、前記ステータ部４０が示
されている。ここにおいて、図２はステータ部４０を組
立てた状態での平面図を示し、図３はその分解斜視図を
示している。

【００３０】前記第１，第２の金属ブロック体５０，５
２の中心にはネジ孔５１，５３が形成され、さらに圧電
素子４２，第１の電極板４６，圧電素子４４，第２の電
極板４８の中心にはボルト挿通孔４２ａ，４６ａ，４４
ａ，４８ａが設けられている。そして、前記ボルト挿通
孔４２ａ，４６ａ，４４ａ，４８ａに、絶縁性カラー５
６に挿通された結合ボルト５４を挿通し、この結合ボル
ト５４の側面に設けられたネジ部を、前記第１及び第２
の金属ブロック体５０，５２を中心に形成されたネジ孔
５１，５３に螺合させる。これにより、圧電素子４２，
４４の両端に、第１の金属ブロック体５０及び第２の金
属ブロック体５２が、圧電素子４２，４４を締め付ける
ように連結固定されることになる。

【００３１】なお、本実施例は、この連結固定に際し、
各部材の積層面の固定に接着剤を用いていないため、共
振周波数のモータ毎のばらつきや、Ｑの値の低下を防ぐ
ことができ、これにより振動モータの性能及び信頼性の
向上を図ることができる。

【００３２】また、前記第１の電極板４６は、スリット
部４６ｃにより円周方向へ３０度毎に１２分割され、そ
の外周部が連結部４６ｂにより互いに連結されている。
この第１の電極板４６は、その直径が圧電素子４２，４
４の直径よりも幾分大きめに形成され、ステータ部４０
を組立てた際、その外周部及び連結部４６ｂがステータ
外部へ突出するようになっている。これにより、ステー
タ部４０の組立て終了後に、前記連結部４６ｂを切断す
ることで、互いに電気的に絶縁された分割電極板４６−
１，４６−２，・・・，４６−１２を得ることができ
る。

【００３３】特に、本実施例では、ステータ組立時に各
分割電極板４６−１〜４６−１２を１枚の電極板４６と
して取り扱うことができるため、その組立作業が容易に
なるばかりでなく、各分割電極板４６−１〜４６−１２
の位置決めも正確に行うことができる。

【００３４】また、各分割電極板４６−１〜４６−１２
のステータ外部へ突出する部分は、図２に示すよう、外
部接続端子４５−１〜４５−１２を構成することにな
り、これに図１に示すよう引き出し線６４−１〜６４−
１２が接続されることになる。さらに、前記第２の電極
板４８の外周には、ステータ部４０の外部へ突出する外
部接続端子４９が設けられ、これに、図１に示すよう、
接地用の引き出し線６６が接続されることとなる。

【００３５】そして、１２個の分割電極板４６−１，４
６−２…４６−１２にはＡ相あるいはＢ相の交流電圧が
選択的に印加される。

【００３６】圧電素子４２，４４は、前記電極板４６に
対応して３０度毎に１２分割されている。隣接する２つ
の分割領域を１組の分極領域とすると、隣接する各組の
分極領域は、互いにその分極方向が反対になるように形
成されている。ここにおいて、符号（＋，−）は圧電素
子４２，４４の分極方向を示しており、１組の分極領域
を構成する隣接する２つの分割領域が同一方向に分極さ
れる。そして、同一方向に分極された２つの分割領域の
一方がＡ領域、他方がＢ領域を形成する。このＡ領域
は、前記電極板４６においてＡ相の交流電圧を印加する
分割領域に対応しており、Ｂ領域は、前記電極板４６に
おいてＢ相の交流電圧を印加する分割領域に対応してい
る。なお、圧電素子４２と４４の分極方向は全体的に反
対方向を向いており、対応する領域が同時に伸縮するよ
うになっている。

【００３７】また、本実施例の金属ブロック体５０，５
２は、金属製の結合ボルト５４により相互に連結固定さ
れている。このため、第２の電極板４８をアースする
と、自動的に第２の金属ブロック体５２，結合ボルト５
４，第１の金属ブロック体５０がアース電位となる。し
たがって、第１の金属ブロック体５０は、圧電素子４２
の片面に対し、第２の電極板４８と同様にアース電極と
して機能することになる。

【００３８】なお、前記結合ボルト５４は、絶縁性のカ
ラー５６により圧電素子４２，４４及び第１の電極板４
６と電気的に絶縁されている。

【００３９】次に、ロータ接触面６０Ａ，６０Ｂに発生
する定在波振動と、突起部３２との位置関係について説
明する。

【００４０】図４（Ａ）は、ステータ部４０を円周方向
に展開した図であり、符号「＋」は印加する交流電圧の
電位が正のときに伸びる領域を、符号「−」は印加する
交流電圧の電位が正のときに縮む領域をそれぞれ示して
いる。

【００４１】同図（Ｂ）は、Ａ領域に単相交流電圧を印
加した場合の振動の状態を示している。同図中の点線
は、分割された６つのＡ領域のみを切り出したときのそ
れぞれの振動状態であり、実線は実際のステータ部４０
全体の振動状態である。

【００４２】この場合には、第２の電極板４８をアース
し、さらにＡ相用の６つの分極電極板４６−１，４６−
３…４６−１１を一つのグループとして、これに共通の
単相交流電圧を印加する。これにより、圧電素子４２，
４４のＡ相電圧印加領域が振動し、ステータ部４０のロ
ータ接触面６０Ａ，６０Ｂには、図４（Ｂ）に示す第１
の定在波振動が発生する。

【００４３】同様に、同図（Ｃ）はＢ領域に単相交流電
圧を印加した場合の振動の状態を示しており、点線は分
割された６つのＢ領域のみを切り出したときのそれぞれ
の振動状態、実線は実際のステータ部４０全体の振動状
態である。

【００４４】この場合には、第２の電極板４８をアース
し、さらにＢ相用の６つの分割電極板４６−２，４６−
４…４６−１１を１つのグループとして、これに共通の
単相交流電圧を印加する。これにより、圧電素子４２，
４４のＢ相分極領域が振動し、ステータ部４０の第１及
び第２のロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ上には、図４
（Ｂ）に示す第２の定在波振動が発生する。

【００４５】同図（Ｂ）、（Ｃ）に示すよう、Ａ相分極
領域に単相交流電圧を印加した場合と、Ｂ相分極領域に
単相交流電圧を印加した場合とでは、ステータ部４０の
第１及び第２のロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ上には異な
る位相の第１，第２の定在波振動が発生する。

【００４６】この定在波振動からロータ駆動用の楕円振
動を得るため、実施例の各突起部３２Ａ，３２Ｂは、図
１（Ｂ）に示す第１の定在波の腹とその右側の節の中間
に位置すると共に、図１（Ｃ）に示す第２の定在波の腹
とその左側の節の中間に位置するよう形成されている。
具体的には、前記複数の分割電極板４６−１〜４６−１
２の隣接する２つずつを１組とすると、各組の中央に設
けられたスリット部４６ｃに対応したロータ接触面６０
Ａ，６０Ｂ上の位置及び方向に、前記各突起部６２Ａ，
６２Ｂが形成されている。従って、実施例の突起部６２
Ａ，６２Ｂは、ロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ上に、それ
ぞれ６０度おきに６個設けられている。

【００４７】本実施例は以上の構成からなり、次にその
作用を説明する。

【００４８】実施例の振動モータでは、圧電素子４２，
４４のＡ相分極領域に単相交流電圧を印加すると、ステ
ータ部４０の第１及び第２のロータ接触面６０Ａ、６０
Ｂには、図５（Ａ）に示す第１の定在波振動が発生す
る。このとき、第１及び第２のロータ接触面６０Ａ，６
０Ｂ上に形成された各突起部６２Ａ，６２Ｂは、ステー
タ部４０のＡ領域が伸びるときロータ部３０Ａ，３０Ｂ
を右方向に押出すように作用し、縮んだときロータ部３
０Ａ，３０Ｂから離れる。従って、突起部６２Ａ，６２
Ｂには楕円振動が発生し、この楕円振動がロータ部３０
Ａ，３０Ｂを右方向に回転駆動する。

【００４９】このように、実施例の振動モータによれ
ば、２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ独立して
同方向に回転駆動することができる。

【００５０】なお、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを逆転駆動
する場合には、ステータ部４０のＢ領域のみに単相交流
電圧を印加すればよい。

【００５１】このように、本実施例によれば、交流電圧
を印加する分割電極板４６の領域を切り替えることで、
ロータ部３０Ａ，３０Ｂを正転及び逆転駆動することが
できる。しかも捩り振動を必要とすることなく、ロータ
接触面６０Ａ，，６０Ｂの表面に設けた突起部６２Ａ，
６２Ｂに直接楕円振動を発生させることができるため、
モータの構成が簡単なものとなり、しかも回転出力を効
率よく発生させることができる。

【００５２】なお、前記実施例では、２つのロータ部３
０Ａ，３０Ｂを同方向に回転駆動する場合を例にとり説
明したが、この２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂを異なる
方向に回転駆動するよう形成することもできる。

【００５３】この場合には、図４に示すよう、図中右方
向にＡ領域、Ｂ領域の順に並ぶ２つの領域の境界に位置
するよう、各突起部６２Ａを形成する。さらに、同図に
おいて点線で示すよう、図中右方向にＢ領域，Ａ領域の
順に並ぶ２つの領域の境界位置に、各突起部６２Ｂを形
成する。

【００５４】以上の構成とすることにより、ステータ部
４０のＡ領域のみに単相交流電圧を印加すると、ステー
タ部４０は図５（Ｂ）に示すよう振動する。これによ
り、第１のロータ接触面６０Ａ上に設けられた突起部６
２Ａは、ロータ部３０Ａを図中右方向に回転駆動する。
また、第２のロータ接触面６０Ｂに設けられた突起部６
２Ｂは、ロータ部３０Ｂを図中左方向に回転駆動する。

【００５５】このようにして実施例の振動モータによれ
ば、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを異なる方向に回転駆動す
ることができる。

【００５６】ところで、上述した振動モータを、より効
率よく駆動するためには、前記交流電圧の周波数を、ス
テータ部４０が共振現象をおこすような値（共振周波
数）とすることが好ましい。

【００５７】図６には、ステータ部４０全体を偏平形状
にした際、このステータ部４０に発生する梁の撓みによ
る曲げ振動の様子が概念的に示されている。同図（Ａ）
及び（Ｂ）には、曲げ振動が生じているステータ部４０
の斜視図が示され、同図（Ｃ）及び（Ｄ）には同図
（Ａ），（Ｂ）に示すステータ部４０の側面図が示され
ている。同図に示すよう本発明の振動モータでは、梁の
撓みによる曲げ振動を用いてステータ部４０の各ロータ
接触面６０Ａ，６０Ｂに定在波振動を発生させることが
できる。

【００５８】次に、「はり」の撓みによる曲げ振動の共
振周波数を表す式ｆについて簡単に説明する。この式
は、概略次式で表される。

【００５９】 ｆ＝（２π／λ² ）（Ｅ／ρ）^1/2 （Ｉ0 ／Ａ）^1/2 λ；波長 λ＝π（Ｄ＋ｄ）／２Ｎ （Ｄ：外径，ｄ：内径，Ｎ：波数（山の数）なお、１次
共振、２次共振、３次共振・・・では、異なる値とな
る。

【００６０】 （Ｅ／ρ）^1/2 ；音速（Ｅはヤング率、ρは密度） （Ｉ0 ／Ａ）^1/2 ；断面２次半径（Ｉ0 は断面２次モー
メント、Ａはステータ部４０の回転方向に垂直方向の断
面積） したがって、例えばステータ部のＤ，ｄ，ｌが図７に示
すような値をとり、λ等が次のような値で、金属ブロッ
ク体５０，５２がアルミニウムの振動モデルを考える
と、λ＝０．１２６［ｍ］、（Ｅ／ρ）^1/2 は約５００
０［ｍ／ｓ］、（Ｉ0 ／Ａ）^1/2 は約５．８×１０
^-3［ｍ］となる。

【００６１】この振動モデルでは、ステータ部４０の共
振周波数ｆの値は、約１１．５kHzとなる。

【００６２】図８には、前記振動モータの動作を制御す
る制御回路８０の具体的な構成が示されている。

【００６３】この制御回路８０は、２つの単相交流電圧
Ａ，Ｂを選択的に出力する電源回路９０と、この単相交
流出力を増幅し分割電極板４６−１〜４６−１２に印加
するアンプ９２とを含む。

【００６４】また、この制御回路８０は、ＯＮ／ＯＦＦ
スイッチ８２，回転方向入力部８６，回転速度入力部８
８を含む。

【００６５】前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８２は、電源回
路９０，アンプ９２をオン・オフ制御するものである。

【００６６】前記回転方向入力部８６は、ロータ部３０
Ａ，３０Ｂの回転方向を選択設定するものであり、その
出力信号は電源回路９０に入力される。電源回路９０
は、この入力信号に基づき、１方のグループの分割電極
板４６−１，４６−３，……４６−１１に印加する単相
交流電圧Ａ、あるいは、他方のグループの分割電極板４
６−２，４６−４，……４６−１２に印加する単相交流
電圧Ｂのいずれか一方のみを出力し、ロータ部３０Ａ，
３０Ｂの回転方向を決定することができる。

【００６７】また、前記回転速度入力部８８は、アンプ
９２の増幅率を制御することにより、ロータ部３０Ａ，
３０Ｂの回転速度を設定することができる。

【００６８】したがって、前記各入力部８６，８８を用
いて、ロータ部３０Ａ，３０Ｂの回転方向，回転速度の
設定を行った後に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８２をオンす
ると、電源回路９０が設定に応じた周波数の高周波交流
電圧を出力する。これをアンプ９２で増幅して引き出し
線６４−１〜６４−１２に印加することにより、圧電素
子４２，４４に前述した単相交流電圧を印加し、ロータ
部３０Ａ，３０Ｂを回転駆動することができる。

【００６９】このとき、圧電素子４２，４４に印加され
る単相交流電圧は、共振モードに対応した共振周波数に
制御されているため、入力電圧を効率よく回転出力に変
換し、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを回転駆動することがで
きる。

【００７０】さらに、本実施例の振動モータによれば、
回転方向入力部８６により、各分割電極板６４−１〜６
４−１２に印加する単相交流電圧Ａ，Ｂを切替えること
で、ロータ部３０Ａ，３０Ｂの回転方向を選択的に決定
することができる。

【００７１】さらに、実施例の振動モータでは、回転速
度入力部８８を用いて交流電圧の電圧値を制御すること
により、ロータ部３０Ａ，３０Ｂの回転速度を任意の速
度に制御することができる。

【００７２】さらに、実施例の振動モータでは、従来の
ランジュバン型超音波モータのように、楕円振動の発生
に捩り振動を必要としない。したがって、圧電素子４
４，４２、第１、第２の電極板４６，４８および第１、
第２の金属ブロック体５０，５２を、単に締付けること
によって、各構成部材の連結固定を行いステータ部４０
を構成することができ、前記構成部材の接合面に接着剤
を塗布することが不要となる。したがって、接着剤を用
いた場合のような、共振周波数のモータごとのばらつき
や、Ｑの値の低下を防ぐことができ、これにより超音波
モータの性能および信頼性を向上させることができる。

【００７３】さらに、本実施例では、楕円振動の発生に
曲げ振動という１種類の振動を使用するのみであり、従
来の超音波モータのように縦振動と捩り振動という２種
類の振動を必要としない。したがって、ステータ部４０
の設計、特に金属ブロック体５０，５２の設計の自由度
がひろがり、モータの小型化を図ることが可能となる。
また、板状の金属ブロック体５０，５２を用いているた
め、ステータ部４０を含む振動モータの全体を偏平化す
ることができる。

【００７４】図９には、前記振動モータをハウジングに
取り付けて製品化した場合の実施例が示されている。実
施例の振動モータは、モータハウジング１０６内に収納
されている。そして、モータハウジング１０６に設けら
れた軸受１１４に、各ロータ部３０Ａ，３０Ｂの回転出
力軸３４Ａ，３４Ｂが軸支されている。

【００７５】また、実施例の振動モータは、ステータ部
４０が、ブロック体５０，５２の側方から半径方向へ伸
びた支持部１３０，１３２によりハウジグ１０６に取り
付け固定されている。この支持部１３０，１３２は、図
１０に示すようステータ４０の振動の節の部分に設ける
ことが好ましい。

【００７６】また、前記各ロータ部３０Ａ，３０Ｂは、
ステータ部両端面６０Ａ，６０Ｂに形成された突起部６
２Ａ，６２Ｂ上に、その円板３２Ａ，３２Ｂを板バネ１
００Ａ，１００Ｂとプレート１０２Ａ，１０２Ｂとによ
り所定圧力で接触させるよう構成されている。前記各円
板３２Ａ，３２Ｂには回転出力軸（シャフト）３４Ａ，
３４ＢがＣリング（Ｃリング以外でも）により固定され
ており、円板３２Ａ，３２Ｂが回転することにより回転
出力軸３４Ａ，３４Ｂも回転するようになっている。

【００７７】このような構成を有する振動モータは、ス
テータ部４０、特に金属ブロック体５０，５２の偏平化
が可能なため、ハウジング１０６全体の偏平化，小型化
が可能となる。

【００７８】また、図１１には、１本の回転出力軸３４
を、２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂに連結固定し、前記
図９に示す振動モータに比べて２倍のトルクが得られる
よう構成された振動モータの一例が示されている。な
お、図９に示す実施例と対応する部材には同一記号を付
しその説明は省略する。

【００７９】実施例の振動モータは、そのステータ部４
０が振動の節の部分で、スクリュネジ１２２を用いてハ
ウジング１０６の側面に取り付け固定されている。

【００８０】また、ステータ部４０に用いられる結合ボ
ルト５４は、中心に回転軸挿通孔５４ａを有する中空構
造になっており、前記回転軸挿通孔５４ａに共通の回転
出力軸３４が挿通されている。なお回転出力軸３４は、
結合ボルト５４の回転軸挿通孔５４ａに設けられた軸受
１１４と、ハウジング１０６の上部中央に設けられた軸
受１１４とにより回動自在に軸支されている。

【００８１】そして、この共通回転出力軸３４は、一方
のロータ部３０Ａの円板３２Ａに回り止めを介して固定
され、さらに他方のロータ部３０Ｂの円板３２Ｂにも回
り止めを介して固定されている。これにより、２つのロ
ータ部３０Ａ，３０Ｂの回転出力が共通の回転出力軸３
４を介して出力されるため、回転出力軸３４のトルクが
２倍となる。

【００８２】図１２には、本実施例の変形例が示されて
いる。前記実施例では、圧電素子４２，４４を複数に分
割し、隣接する２つの分割領域を１組の分極領域とし
て、隣接する各組の分極領域を互いに、その分極方向が
異なるように形成している。これに対し、この変形例で
は、リング状に形成された２個の圧電素子４２，４４の
全体を同一方向に分極し、この２個の圧電素子４２，４
４を互いにその分極方向が異なる方向を向くように立体
配置している。さらに、第１の電極板４６は、６０°毎
に６分割され、ステータ部４０の組み立て後、各連結部
４６ｂが切断されるように構成されている。なお、これ
以外の構成は前記実施例と同様なので、ここではその説
明は省略する。

【００８３】図１３には、このように形成された振動モ
ータの動作原理が示されている。

【００８４】同図（Ａ）は、ステータ部４０を円周方向
に展開した図であり、交流電圧を印加する前の状態を示
している。隣接する２つの分割電極板を１組とし、各組
の一方の分割電極板４６−１，４６−３，４６−５に対
応したステータ部４０の各領域をＡ領域、各組の他方の
分割電極板４６−２，４６−４，４６−６に対応したス
テータ部４０の各領域をＢ領域とする。

【００８５】ステータ部４０の第１のロータ接触面６０
Ａ上には、各組のＡ領域とＢ領域の境界に３つの突起部
６２Ａが形成され、これ等各突起部６２Ａにはロータ部
３０Ａが接触している。同様に、ステータ部４０の第２
のロータ接触面６０Ｂ上には、各組のＡ領域とＢ領域の
境界に３つの突起部６２Ｂが形成され、各突起部６２Ｂ
はロータ部３０Ｂに接触している。

【００８６】同図（Ｂ）は、上述したステータ部４０の
Ａ領域のみに単相交流電圧を印加した場合の振動状態を
示している。第１のロータ接触面６０Ａの突起部６２Ａ
端面のＡ領域側に着目すると、ステータ部４０のＡ領域
が伸びたときにはロータ部３０Ａを右方向に押し出すよ
うに作用し、縮んだときにはロータ部３０Ａから離れ
る。従って、突起部６２Ａ端面のＡ領域側には楕円振動
が発生し、この楕円振動がロータ部３０Ａを図中右方向
に回転駆動する。

【００８７】また、第２のロータ接触面６０Ｂの突起部
６２Ｂ端面のＢ領域側に着目するとステータ部４０のＡ
領域が伸びたロータ部３０Ａを左方向に押出すように作
用し、縮んだときにはロータ部３０Ａから離れる。従っ
て、突起部６２Ｂ端面のＢ領域側には楕円振動が発生
し、この楕円振動はロータ部３０Ｂを図中左方向に回転
駆動する。

【００８８】このように、実施例の振動モータによれ
ば、ロータ部３０Ａおよびロータ部３０Ｂをそれぞれ逆
方向に回転駆動し、２種類の回転出力を得ることができ
る。

【００８９】また、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを逆転駆動
する場合には、ステータ部４０のＢ領域のみに単相交流
電圧を印加すればよい。

【００９０】このように、本実施例によれば、ステータ
部４０に単相交流電圧を印加することで、二つのロータ
部３０Ａ、３０Ｂを逆方向に回転駆動することができ
る。

【００９１】なお、前記図１３に示す実施例では、２つ
のロータ部３０Ａ，３０Ｂを異なる方向に回転駆動する
場合を例にとり説明したが、この２つのロータ部３０
Ａ，３０Ｂを同方向に回転駆動するよう形成することも
できる。

【００９２】図１４には、この場合の動作原理が示され
ている。この場合には、同図（Ａ）に示すよう、図中右
方向にＡ領域、Ｂ領域の順に並ぶ２つの領域の境界に位
置するよう、第１のロータ接触面６０Ａ上に各突起部６
２Ａを形成する。さらに、図中右方向にＢ領域，Ａ領域
の順に並ぶ２つの領域の境界に位置するよう、各突起部
６２Ｂを第２のロータ接触面６０Ｂ上に形成する。

【００９３】以上の構成とすることにより、同図Ｂに示
すよう、ステータ部４０のＡ領域のみに単相交流電圧を
印加すると、第１のロータ接触面６０Ａ上に設けられた
突起部６２Ａは、図４に示す実施例と同様に振動し、ロ
ータ部３０Ａを図中右方向に回転駆動する。また、第２
のロータ接触面６０Ｂに設けられた突起部６２Ｂには、
そのＢ領域側に着目すると、突起部６２Ａと同方向の楕
円振動が発生し、この楕円振動がロータ部３０Ｂを図中
右方向に回転駆動する。

【００９４】このようにして実施例の振動モータによれ
ば、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを同じ方向に回転駆動する
ことができる。

【００９５】なお、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを逆転駆動
する場合には、ステータ部４０のＢ領域のみに単相交流
電圧を印加してやればよい。

【００９６】図１５には、電極板４６を上述した１２分
割、６分割から４分割に変えた場合の電極板４６及びそ
れに対応する第１の金属ブロック体５０上の突起部６２
の状態が示されている。突起部６２Ａ，６２Ｂは隣接す
る分割電極板の境界付近に対応して形成されるため、電
極板４６が４分割された場合には突起部６２Ａは２ヵ所
となり、突起部６２Ｂも２ヵ所となる。その他の構成
は、図３あるいは図９に示されたものと同様であり、交
流電圧Ａ，Ｂを選択的に印加することにより、ロータ部
を正転あるいは逆転駆動することができる。

【００９７】第２実施例 図１６には、本発明の好適な第２実施例が示されてい
る。なお、本実施例の振動モータは、ロータ接触面６０
Ａ，６０Ｂ上に設けられる突起部６２Ａ，６２Ｂの配置
以外の基本的構成は、図１ないし図３に示す第１実施例
と同様であるので、ここではその説明は省略する。

【００９８】本実施例の特徴は、圧電素子４２，４４の
全面に交流電圧を印加することにより、ステータ部４０
の全領域を振動させることにある。すなわち、上述した
第１実施例では、ステータ部４０のＡ領域を振動させた
場合はＢ領域が休止した状態にあり、反対にＢ領域を振
動させた場合はＡ領域が休止した状態にある。従って、
駆動時には常にステータ部４０の半分の領域が休止して
おり、この駆動効率を改善したものが本実施例である。

【００９９】図１６（Ａ）には、実施例のステータ部４
０を円周方向に展開した図が示されている。

【０１００】実施例のステータ部４０の各ロータ接触面
６０Ａ，６０Ｂ上には、それぞれ６個の放射状の突起部
６２Ａ，６２Ｂが形成されている。これ等の突起部６２
Ａ，６２Ｂは、圧電素子４２，４４のＡ領域の中央付近
の位置に対応して形成されている。

【０１０１】同図（Ｂ）は、Ａ領域にＡ相の交流電圧を
印加した場合の振動の状態を示している。同図中の点線
は、分割された６つのＡ領域のみを切り出したときのそ
れぞれの振動状態であり、実線は実際のステータ部４０
全体の振動状態である。

【０１０２】同様に、同図（Ｃ）はＢ領域にＡ相と同相
のＢ相の交流電圧を印加した場合の振動の状態を示して
おり、点線は分割された６つのＢ領域のみを切り出した
ときのそれぞれの振動状態、実線は実際のステータ部４
０全体の振動状態である。なお、同図（Ｄ）はＢ領域に
Ｂ相と逆位相のＢ′相の交流電圧を印加した場合の振動
状態を示している。

【０１０３】同図（Ｅ）は、Ａ領域、Ｂ領域にＡ相、Ｂ
相の交流電圧が同時に印加された場合にステータ部４０
に現れる第１の定在波振動を示している。これは、同図
（Ｂ）及び（Ｃ）に示した振動波形を重ね合わせたもの
であり、この第１の定在波の振動のピーク（腹）は、同
方向に分極されたＡ領域とＢ領域の境界付近に現れる。
従って、第１及び第２のロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ上
に形成された各突起部６２Ａ，６２Ｂは、この第１の定
在波の腹と節の中間に位置することとなる。この結果、
突起部６２Ａ，６２Ｂの端面には楕円振動が現れ、図１
７（Ａ）に示すようロータ部３０Ａ，３０Ｂが左方向に
回転駆動されることとなる。

【０１０４】また、図１６（Ｆ）は、Ａ相とＢ′相の交
流電圧が同時に印加された場合にステータ部４０に現れ
る第２の定在波振動の状態を示している。これは、図
（Ｂ）及び（Ｄ）に示した振動波形を重ね合わせたもの
であり、この第２の定在波の振動のピークは、逆方向に
分極されたＡ領域とＢ領域の境界付近に現れる。従っ
て、前記各突起部６２Ａ，６２Ｂは、この第２の定在波
の腹と節の間に位置することになり、しかも同図（Ｅ）
に示した振動状態と比較すると、定在波のピークと突起
部６２Ａ，６２Ｂとの相対位置が反対となる。このた
め、図１４（Ａ）に示した楕円振動とは反対方向の楕円
振動が突起部６２Ａ，６２Ｂ上に現れ、図１７（Ｂ）に
示すようロータ部３０Ａ，３０Ｂが逆転駆動されること
となる。

【０１０５】このように、実施例の各突起部６２は、図
１６（Ｅ）に示す第１の定在波の腹と一方側の節の間に
位置すると共に、図１６（Ｆ）に示す第２の定在波の腹
と他方側の節の間に位置するよう形成されている。従っ
て、圧電素子４２，４４の各領域に印加するＡ相及びＢ
相の交流電圧の印加状態を振替え制御することにより、
図１６（Ｅ）に示す第１の定在波、図１６（Ｆ）に示す
第２の定在波を選択的に発生させ、２つのロータ部３０
Ａ，３０Ｂを正転、逆転駆動することができる。

【０１０６】特に、本実施例によれば、前記第１実施例
に比べ、ステータ部４０の全領域（Ａ領域およびＢ領
域）を同時に振動させ、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを回転
駆動するため、２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂから大き
な出力トルクを得ることができる。

【０１０７】なお、振動モータの動作を制御する制御回
路８０の具体的な構成については、図６に示したものと
ほぼ同じである。この場合に、電源回路９０は、互いに
同相の２つの交流電圧（Ａ相，Ｂ相）を同時に出力、あ
るいは、互いに逆相の２つの交流電圧（Ａ相，Ｂ′相）
を同時に出力することができ、この選択動作が回転方向
入力部８６によって指示される。

【０１０８】なお、図１６，１７に示す実施例では、２
つのロータ部３０Ａ，３０Ｂを同方向に回転駆動するも
のを例にとり説明したが、本実施例はこれに限らず、２
つのロータ３０Ａ，３０Ｂを異なる方向に回転駆動する
よう形成することもできる。

【０１０９】図１８には、このように構成された振動モ
ータが概略的に示されている。

【０１１０】同図（Ａ）は、ステータ部４０を円周方向
に展開した図である。ステータ部４０の第１のロータ接
触面６０Ａには、圧電素子４２のＡ領域の中央付近に位
置して複数の突起部６２Ａが形成されている。また、他
方のロータ接触面６０Ｂ上には、圧電素子４２のＢ領域
の中央付近に位置して複数の突起部６２Ｂが形成されて
いる。なお、同図（Ｂ）〜（Ｄ）は、図１６（Ｂ）〜
（Ｅ）と同様であるのでこれ等の説明は省略する。

【０１１１】同図（Ｅ）は、Ａ相とＢ相に交流電圧が同
時に印加された場合に、ステータ部４０に現れる第１の
定在波振動を示しており、この第１の定在波のピーク
は、同方向に分極されたＡ領域とＢ領域の境界付近に現
れる。従って、この振動のピークに接したＡ領域の中央
部に対応して設けられた突起部６２Ａの端面と、Ｂ領域
の中央付近に対応して設けられた突起部６２Ｂの端面と
では、楕円振動が逆方向に現れる。従って、図１９
（Ａ）に示すよう各ロータ部３０Ａ，３０Ｂはそれぞれ
異なる方向に回転駆動されることになる。

【０１１２】また、図１８（Ｆ）はＡ相とＢ´相の交流
電圧が同時に印加された場合に、ステータ部４０に現れ
る第２の定在波振動の状態を示している。この場合に
は、突起部６２Ａ，６２Ｂの端面に現れる楕円振動が図
１９（Ａ）に示す場合と逆方向となるため、図１９
（Ｂ）に示すよう各ロータ部３０Ａ，３０Ｂは、図１９
（Ａ）とは逆方向に回転駆動されることになる。

【０１１３】このように、圧電素子４２，４４の各領域
に印加するＡ相およびＢ相の印加状態を制御することに
より、２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂを効率よく正転あ
るいは逆転駆動することができる。

【０１１４】図２０には、前記第１，第２実施例の変形
例が示されている。前記第１，２実施例の圧電素子４
２，４４では、図３に示すよう同極性に分極された２個
の分割領域により１組の分極領域を構成し、各組の分極
領域がロータ回転方向に交互に逆向きに分極されるよう
形成されている。これに対し、図２０に示す変形例の圧
電素子４２，４４では、１個の分割領域により１組の分
極領域を構成し、これら各分極領域がロータ回転方向に
交互に逆向きに分極されるよう形成されている。このよ
うに形成した場合でも、電極板４６を第１，２実施例と
同様に形成し、電極板４６の各分割電極板４６−１，４
６−２…により各分極領域をＡ領域とＢ領域の２相の電
圧印加領域に分割形成することにより、前記第１，２実
施例と同様な作用効果を奏することができる。

【０１１５】この変形例の圧電素子４２，４４では、分
極の際に電極として使用した、例えば銀、ニッケル面
を、分極終了後に研磨して除去する必要がある。

【０１１６】第３実施例 図２１には、本発明の好適な第３実施例が示されてい
る。なお、上述した第１，２実施例と対応する部材には
同一符号を付しその説明は省略する。

【０１１７】本実施例の電極板４６Ａは、６０度毎に６
分割されており、各分割領域にはＡ相の交流電圧が印加
される。同様に、電極板４６Ｂは６０度毎に６分割され
ており、各分割領域にはＢ相の交流電圧が印加される。
これら２つの電極板４６Ａ，４６Ｂ間には絶縁板４３が
挟み込まれ、各電極板に別々にＡ相，Ｂ相の交流電圧が
印加できるようになっている。

【０１１８】圧電素子４２は、一方の電極板４６Ａに対
応して６０度毎に６分割されており、隣接する分割領域
の分極方向が反対になるように形成されている。また、
圧電素子４４は、他方の電極板４６Ｂに対応して６０度
毎に６分割されており、隣接する分割領域の分極方向が
反対になるように形成されている。圧電素子４２と４４
は、相互に分極領域の位相が３０度ずれるように立体配
置されている。

【０１１９】金属ブロック体５０，５２は、その外側端
面６０Ａ，６０Ｂにそれぞれ６個の放射状の突起部６２
Ａ−１，６２Ａ−２…６２Ａ−６および６２Ｂ−１，６
２Ｂ−２…６２Ｂ−６を有する。これら各突起部６２Ａ
−１，６２Ａ−２…６２Ａ−６および６２Ｂ−１，６２
Ｂ−２…６２Ｂ−６は、図２２（Ａ）に示すよう、前記
圧電素子４２，４４の各分極領域の重複領域中央付近に
対応して位置する。

【０１２０】図２２には、本実施例の動作原理の概略が
示されている。

【０１２１】同図（Ａ）は、ステータ部４０を円周方向
に展開した図であり、符号「＋」は印加する交流電圧の
電位が正のときに伸びる領域を、符号「−」は印加する
交流電圧の電位が正のときに縮む領域をそれぞれ示して
いる。

【０１２２】同図（Ｂ）は電極板４６ＡにＡ相の単相交
流電圧を印加した場合にステータ部４０に発生する第１
の定在波振動を、同図（Ｃ）は電極板４６ＢにＢ相の単
相交流電圧を印加した場合にステータ部４０に発生する
第２の定在波振動をそれぞれ示している。

【０１２３】同図に示すように、各突起部６２Ａ−１，
６２Ａ−２…６２Ａ−６，６２Ｂ−１，６２Ｂ−２…６
２Ｂ−６は、図２２（Ｂ）に示す第１の定在波の腹と一
方側の節との中間に位置すると共に、図２２（Ｃ）に示
す第２の定在波の腹と他方側の節との間に位置すること
になる。

【０１２４】従って、同図（Ｂ）に示すよう、ステータ
部４０のＡ領域のみに単相交流電圧を印加し第１の定在
波振動を発生した場合、ステータ部４０のＡ領域が伸び
ると、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを左方向に押し出すよう
に突起部６２Ａ−１，６２Ａ−３、６２Ａ−５および６
２Ｂ−２，６２Ｂ−４、６２Ｂ−６が作用する。そし
て、ステータ部４０のＡ領域が縮むと、ロータ部３０
Ａ，３０Ｂから突起部６２Ａ−１，６２Ａ−３、６２Ａ
−５および６２Ｂ−２，６２Ｂ−４、６２Ｂ−６は離れ
るが、逆に他の突起部６２Ａ−２，６２Ａ−４、６２Ａ
−６および６２Ｂ−１，６２Ｂ−３、６２Ｂ−５は、ロ
ータ部３０Ａ，３０Ｂを左方向に押し出すように作用す
る。このようにして、各突起部６２Ａ−１，６２Ａ−２
…６２Ａ−６および６２Ｂ−１，６２Ｂ−２…６２Ｂ−
６には楕円振動が発生し、この楕円振動が２つのロータ
部３０Ａ，３０Ｂを左方向に回転駆動する。

【０１２５】また、これとは逆に、同図（Ｃ）に示すよ
う、ステータ部４０のＢ領域のみに単相交流電圧を印加
し第２の定在波振動を発生した場合、ステータ部４０の
Ｂ領域が伸びると、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを右方向に
押し出すように突起部６２Ａ−２，６２Ａ−４、６２Ａ
−６および６２Ｂ−１，６２Ｂ−３、６２Ｂ−５は作用
する。そして、ステータ部４０のｂ領域が縮むと、ロー
タ部３０Ａ，３０Ｂから突起部６２Ａ−２，６２Ａ−
４、６２Ａ−６および６２Ｂ−１，６２Ｂ−３、６２Ｂ
−５は離れるが、逆に他の突起部６２Ａ−１，６２Ａ−
３、６２Ａ−５および６２Ｂ−２，６２Ｂ−４、６２Ｂ
−６は、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを右方向に押し出すよ
うに作用する。このようにして、各突起部６２Ａ−１，
６２Ａ−２…６２Ａ−６および６２Ｂ−１，６２Ｂ−２
…６２Ｂ−６には楕円振動が発生し、この楕円振動が２
つのロータ部３０Ａ，３０Ｂを右方向に回転駆動する。

【０１２６】このように、本実施例によれば、交流電圧
を印加する分割電極板４６Ａ，４６Ｂの領域を切り替え
ることで、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを正転及び逆転駆動
することができる。しかも捩り振動を必要とすることな
く、ロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ表面に設けた突起部６
２Ａ，６２Ｂに直接楕円振動を発生させることができる
ため、モータの構成が簡単なものとなり、しかも回転出
力を効率よく発生させることができる。

【０１２７】第４実施例 次に本発明の好適な第４実施例を説明する。なお、実施
例の振動モータでは、ロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ上に
形成される突起部６２Ａ，６２Ｂの配置が、前記第３実
施例と異なるのみで、その他の基本構成は前記第３実施
例と同様であるので、ここでは、その詳細な説明は省略
する。

【０１２８】前記第３実施例の振動モータでは、ステー
タ部４０のＡ領域を振動させた場合はＢ領域が休止した
状態にあり、反対にＢ領域を振動させた場合はＡ領域が
休止した状態にある。従って、駆動時には常にステータ
部４０の半分の領域が休止している。これに対し、本実
施例の特徴は、圧電素子４２，４４の全面に交流電圧を
印加することにより、ステータ部４０の全領域を振動さ
せ、その駆動効率を改善することにある。

【０１２９】図２３（Ａ）には実施例の振動モータのス
テータ部４０を円周方向に展開した状態が示されてい
る。

【０１３０】同図で示すよう、実施例のステータ部４０
は、そのロータ接触面６０Ａ，６０Ｂに複数の放射状突
起部６２Ａ，６２Ｂを有する。これ等各突起部６２Ａ，
６２Ｂは、圧電素子４２の各分割領域Ａの中央付近に対
応して位置する。

【０１３１】なお、同図中、符号「＋」は印加する交流
電圧の電位が正のとき伸びる領域を、符号「−」は印加
する交流電圧の電位が正のときに縮む領域をそれぞれ表
している。

【０１３２】同図（Ｂ）は電極板４６ＡにＡ相の交流電
圧を印加した場合の圧電素子４２の振動状態を、同図
（Ｃ）は電極板４６ＢにＢ相の交流電圧を印加した場合
の圧電素子４４の振動状態をそれぞれ示している。ま
た、同図（Ｄ）は電極板４６ＢにＢ相と逆位相のＢ′相
の交流電圧を印加した場合の圧電素子４４の振動状態を
示している。

【０１３３】同図（Ｅ）は、Ａ相とＢ相の交流電圧が同
時に印加された場合にステータ部４０に現れる第１の定
在波振動の状態を示しており、この第１の定在波の振動
のピークと突起部６２Ａ，６２Ｂとの相対位置は、図１
６（Ｅ）に示した第２実施例のものと同じとなる。従っ
て、突起部６２Ａ，６２Ｂ上に楕円振動が発生し、２つ
のロータ部３０Ａ，３０Ｂを左方向に回転駆動すること
ができる。

【０１３４】また、同図（Ｆ）は、Ａ相とＢ′相の交流
電圧が同時に印加された場合にステータ部４０に現れる
第２の定在波振動の状態を示しており、この第２の定在
波の振動のピークと突起部６２Ａ，６２Ｂとの相対位置
も、図１６（Ｆ）に示した第２実施例のものと同じとな
る。従って、突起部６２Ａ，６２Ｂ上には反対方向の楕
円振動が発生し、ロータ部３０Ａ，３０Ｂを右方向に逆
転駆動することができる。

【０１３５】このように、Ａ相とＢ相の交流電圧を印加
することにより２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂを正転駆
動することができ、Ａ相とＢ′相の交流電圧を印加する
ことにより２つのロータ部３０Ａ，３０Ｂを逆転駆動す
ることができる。また、２つの圧電素子４２，４４は、
常に交流電圧が印加されて振動状態にあるため、効率よ
い回転駆動を行うことができる。

【０１３６】図２４には、本実施例の変形例が示されて
いる。この変形例の特徴は、図２４（Ａ）に示すよう、
ロータ接触面６０Ａ上に設けられた複数の突起部６２Ａ
を圧電素子４２の各分極領域Ａの中央付近に位置させ、
他方のロータ接触面６０Ｂに設けられた複数の突起部６
０Ｂを圧電素子４４の各分極領域Ｂの中央付近に位置さ
せたことにある。

【０１３７】これにより、電極板４６Ａ，４６Ｂに，Ａ
相およびＢ相の単相交流電圧を同時に印加すると、ステ
ータ部４０には図２４（Ｅ）に示すよう、Ａ相の振動と
Ｂ相の振動とを合成した第１の定在波振動が現れる。こ
の第１の定在波の振動のピークと、突起部６２Ａ，６２
Ｂとの相対位置は、図１８（Ｅ）に示した実施例と同じ
になる。従って、突起部６２Ａ，６２Ｂ上には異なる方
向へ向けた２種類の楕円振動が発生し、２つのロータ部
３０Ａ，３０Ｂを異なる方向に回転駆動することができ
る。

【０１３８】また、図２４（Ｆ）は、Ａ相とＢ´相の交
流電圧が同時に印加された場合にステータ部４０に現れ
る第２の定在波振動の状態を表している。この第２の定
在波振動のピークと突起部６２Ａ，６２Ｂとの相対位置
も図１８（Ｆ）に示した実施例と同じになる。従って、
突起部６２Ａ，６２Ｂ上には、図２４（Ｅ）に示す場合
と逆方向の楕円振動が発生し、ロータ部３０Ａ，３０Ｂ
を図２４（Ｅ）と異なる方向に逆転駆動することができ
る。

【０１３９】なお、本発明は前記各実施例に限定される
ものでなく本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が可
能である。

【０１４０】例えば、上述した各実施例では、電極板４
６と金属ブロック体５０等の円周方向の位置決めを行う
必要がある。この位置決めの方法としては、例えば、カ
ラー５６の外周部に溝を形成し、これに対向する電極板
４６等に突起を設けるようにすればよい。図２５は、図
１２に示したステータ部４０に位置決めの構成を追加し
た場合の構成を示す。カラー５６の外周部には６本の溝
５６ａを形成し、この溝に対応した突起部５１を電極板
４６及び金属ブロック体５０の各内周部に設ける。これ
らの溝５６ａと突起５１を勘合させてステータ部４０の
組み付けを行うことにより、電極板４６のスリット部４
６ｃに対応した位置に金属ブロック体５０端面に形成さ
れた突起部６２を配置することができる。

【０１４１】また、上述した第１〜４実施例では、第１
の金属ブロック体５０の端面に６個または１２個の突起
部６２を設ける場合を例にとって説明したが、電極板及
び圧電素子の分割数、分極数を変えてこの突起部の数を
変更するようにしてもよい。

【０１４２】また、前記実施例によれば、ブロック体５
０，５２の連結固定に結合ボルト５４を用いた場合を例
にとり説明したが、本発明では従来のランジュバン型超
音波モータのように、捩り振動を必要としないため、ボ
ルト以外の結合部材を用いてブロック体５０，５２を連
結固定するようにしてもよい。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれ
ば、、設計の自由度が大きく、構造が簡単で偏平化が可
能であり、２つのロータ部から回転出力を効率よく発生
でき、しかも必要に応じ双方向回転の可能な振動モータ
を提供することができる。

【０１４４】特に、本発明では、偏平形状のブロック体
を用いているため、振動モータ全体の偏平化、小型化を
図ることができる。

【０１４５】これに加えて、本発明によれば、ステータ
部に曲げ振動を発生させ、突起部上に直接楕円振動を発
生させることによりロータ部を駆動しているため、構造
が極めて簡単な振動モータを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動モータの好適な第１実施例の
全体説明図である。

【図２】図１に示す振動モータのステータ部を示す平面
概略説明図である。

【図３】図２に示すステータ部の分解斜視図である。

【図４】第１実施例の楕円振動の発生状態を示す説明図
である。

【図５】第１実施例の動作原理の説明図である。

【図６】ステータ部に発生する曲げ振動の説明図であ
る。

【図７】ステータ部の振動モデルの一例を示す図であ
る。

【図８】図１に示す振動モータに用いられる制御回路の
ブロック図である。

【図９】振動モータにハウジング等を組み付けた実施例
の断面図である。

【図１０】ステータ部に発生する曲げ振動とこの曲げ振
動の節の部分とを示す説明図である。

【図１１】振動モータにハウジング等を組み付けた他の
一例の断面図である。

【図１２】前記第１実施例のステータ部の変形例の分解
斜視図である。

【図１３】図１２に示すステータ部を用いた振動モータ
の動作原理の説明図である。

【図１４】図１２に示すステータ部を用いた振動モータ
の動作原理の説明図である。

【図１５】実施例のステータ部の他の変形例の説明図で
ある。

【図１６】本発明に係る振動モータの好適な第２実施例
の説明図である。

【図１７】図１６に示す振動モータの動作説明図であ
る。

【図１８】図１６に示す振動モータの変形例の説明図で
ある。

【図１９】図１８に示す変形例の動作説明図である。

【図２０】第２実施例のステータ部の変形例を示す概略
説明図である。

【図２１】第３実施例のステータ部の分解斜視図であ
る。

【図２２】第３実施例の動作原理の説明図である。

【図２３】本発明に係る振動モータの第４実施例の説明
図である。

【図２４】前記第４実施例の変形例の説明図である。

【図２５】カラーに溝を設けて電極板などの位置決めし
た場合の構成図である。

【図２６】従来のボルト締めランジュバン型超音波モー
タの説明図である。

【符号の説明】

３０Ａ，３０Ｂ ロータ部 ４０ ステータ部 ４２，４４ 圧電素子 ４３ 絶縁板 ４６ 第１の電極板 ４８ 第２の電極板 ５０ 第１の金属ブロック体 ５２ 第２の金属ブロック体 ５４ 結合ボルト ６０Ａ，６０Ｂ ロータ接触面 ６２Ａ，６２Ｂ 突起部 ８０ 制御回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２のロータ接触面を有するス
   テータ部と、 前記第１及び第２のロータ接触面と接触し回転駆動され
   る第１のロータ部及び第２のロータ部と、 を有する振動モータであって、 前記ステータ部は、 振動を発生させる圧電素子と、 前記圧電素子の表面に、ロータ部の回転方向に沿って所
   定の間隔毎に複数個の電圧印加領域を形成する電極と、 前記圧電素子を挟持するようその両側に取付け固定さ
   れ、その外側端面を前記第１及び第２のロータ接触面と
   する偏平形状の第１のブロック体および第２のブロック
   体と、 前記第１及び第２のロータ接触面に設けられた複数の突
   起部と、 を含み、前記圧電素子の電圧印加領域に交流電圧を印加
   することにより、前記各ブロック体の第１及び第２のロ
   ータ接触面に定在波を発生させ、前記定在波の腹と節の
   間に前記突起部を設けることにより、前記突起部に楕円
   振動を発生させ、この突起部に接する前記第１及び第２
   のロータ部を回転駆動することを特徴とする振動モー
   タ。
2. 【請求項２】 第１及び第２のロータ接触面を有するス
   テータ部と、 前記第１及び第２のロータ接触面と接触し回転駆動され
   る第１のロータ部及び第２のロータ部と、 を有する振動モータであって、 前記ステータ部は、 振動を発生させる圧電素子と、 前記圧電素子の表面に、ロータ部の回転方向に沿って複
   数個の電圧印加領域を形成する電極と、 前記圧電素子を挟持するようその両側に取付け固定さ
   れ、その外側端面を前記第１及び第２のロータ接触面と
   する偏平形状の第１のブロック体および第２のブロック
   体と、 前記第１及び第２のロータ接触面に設けられた複数の突
   起部と、 を含み、前記電極を介し圧電素子に印加する前記交流電
   圧の切替え制御により、前記各ブロック体の第１及び第
   ２のロータ接触面に異なる位相の第１の定在波および第
   ２の定在波を選択的に発生させるよう形成され、 前記複数の突起部は、前記第１の定在波の腹と一方側の
   節の間に位置するとともに、前記第２の定在波の腹と他
   方側の節の間に位置するよう形成され、 印加する前記交流電圧を切替え制御し、発生する前記定
   在波を選択することにより、前記突起部に接する前記各
   ロータ部の回転方向を切替えることを特徴とする振動モ
   ータ。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記圧電素子は、同一方向に分極形成され、 前記電極は、 前記圧電素子の表面にロータ部の回転方向に沿って形成
   された複数個の電圧印加領域を、１つおきに２つの電圧
   印加グループに分け選択的に単相交流電圧を印加するこ
   とにより、前記ブロック体の第１及び第２のロータ接触
   面に第１および第２の定在波振動を選択的に発生させる
   よう形成され、 前記複数の突起部は、 前記第１の定在波の腹と一方側の節の間に位置するとと
   もに、前記第２の定在波の腹と他方側の節の間に位置す
   るよう形成され、 印加する前記交流電圧を切替え制御し、発生する前記定
   在波を選択することにより、前記突起部に接する前記各
   ロータ部の回転方向を切替えることを特徴とする振動モ
   ータ。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記圧電素子は、 前記ロータ部の回転方向に沿って交互に逆向きに分極形
   成され、 前記電極は、 前記圧電素子の各分極領域の表面を、複数相の電圧印加
   領域とするよう形成され、 前記電極の各電圧印加領域は、 同相電圧印加領域を１組とする複数組の電圧印加グルー
   プに分けられ、各電圧印加グループに選択的に単相交流
   電圧を印加することにより、前記ブロック体の第１及び
   第２のロータ接触面に第１および第２の定在波振動を選
   択的に発生させるよう形成され、 前記複数の突起部は、 前記第１の定在波の腹と一方側の節の間に位置するとと
   もに、前記第２の定在波の腹と他方側の節の間に位置す
   るよう形成され、 印加する前記交流電圧を切替え制御し、発生する前記定
   在波を選択することにより、前記突起部に接する前記各
   ロータ部の回転方向を切替えることを特徴とする振動モ
   ータ。
5. 【請求項５】 請求項２において、 前記圧電素子は、 前記ロータ部の回転方向に沿って交互に逆向きに分極形
   成され、 前記電極は、 前記圧電素子の各分極領域の表面を、複数相の電圧印加
   領域とするよう形成され、 前記電極の各電圧印加領域は、 各分極領域の同相電圧印加領域を１組とする複数組の電
   圧印加グループに分けられ、各電圧印加グループのそれ
   ぞれに同時に多相交流電圧を印加することにより、前記
   ブロック体の第１及び第２のロータ接触面に第１および
   第２の定在波振動を選択的に発生させるよう形成され、 前記複数の突起部は、 前記第１の定在波の腹と一方側の節の間に位置するとと
   もに、前記第２の定在波の腹と他方側の節の間に位置す
   るよう形成され、 印加する前記交流電圧を切替え制御し、発生する前記定
   在波を選択することにより、前記突起部に接する前記各
   ロータ部の回転方向を切替えることを特徴とする振動モ
   ータ。
6. 【請求項６】 請求項２において、 前記圧電素子は、 ロータ部の回転方向に沿って交互に逆向きに分極された
   複数個の圧電素子を含み、 前記複数の圧電素子は、 分極領域の位相がずれるように立体配置され、 前記電極は、 前記複数個の圧電素子のそれぞれに対応して設けられ、
   対応する圧電素子の各分極領域を電圧印加領域とする複
   数の電極を含み、前記複数の電極のいずれかに単相の交
   流電圧を印加することにより、前記ブロック体の第１及
   び第２のロータ接触面に第１および第２の定在波振動を
   選択的に発生させるよう形成され、 前記複数の突起部は、 前記第１の定在波の腹と一方側の節の間に位置するとと
   もに、前記第２の定在波の腹と他方側の節の間に位置す
   るよう形成され、 印加する前記交流電圧を切替え制御し、発生する前記定
   在波を選択することにより、前記突起部に接する前記各
   ロータ部の回転方向を切替えることを特徴とする振動モ
   ータ。
7. 【請求項７】 請求項２において、 前記圧電素子は、 ロータ部の回転方向に沿って交互に逆向きに分極された
   複数個の圧電素子を含み、 前記複数の圧電素子は、 分極領域の位相がずれるように立体配置され、 前記電極は、 前記複数個の圧電素子のそれぞれに対応して設けられ、
   対応する圧電素子の各分極領域を電圧印加領域とする複
   数の電極を含み、前記複数の電極に多相の交流電圧を印
   加することにより、前記ブロック体の第１及び第２のロ
   ータ接触面に第１および第２の定在波振動を選択的に発
   生させるよう形成され、 前記複数の突起部は、 前記第１の定在波の腹と一方側の節の間に位置するとと
   もに、前記第２の定在波の腹と他方側の節の間に位置す
   るよう形成され、 印加する前記交流電圧を切替え制御し、発生する前記定
   在波を選択することにより、前記突起部に接する前記各
   ロータ部の回転方向を切替えることを特徴とする振動モ
   ータ。