JPH0640745B2 - 双共振型超音波モ−タ - Google Patents
双共振型超音波モ−タInfo
- Publication number
- JPH0640745B2 JPH0640745B2 JP59269630A JP26963084A JPH0640745B2 JP H0640745 B2 JPH0640745 B2 JP H0640745B2 JP 59269630 A JP59269630 A JP 59269630A JP 26963084 A JP26963084 A JP 26963084A JP H0640745 B2 JPH0640745 B2 JP H0640745B2
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- JP
- Japan
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- twin
- ultrasonic
- ultrasonic motor
- rotor
- resonance
- 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
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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
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- 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
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0045—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野および発明の目的〕 本発明は超音波モータの改良に係り、構造が簡単で体積
当たりの出力が大きい効率の高い、回転の向きを電気的
に任意に制御することのできる超音波モータを提供する
ことを目的とする。
当たりの出力が大きい効率の高い、回転の向きを電気的
に任意に制御することのできる超音波モータを提供する
ことを目的とする。
固定子の端面に圧着された回転子が回転トルクを受ける
ように構成された超音波モータでは、固定子の端面に超
音波楕円振動を発生させなければならない。このために
は固定子がねじりモードの超音波楕円振動子であればよ
いが、従来はこのようなねじりモードの楕円振動子が見
当らないので、超音波モータを実現するのが困難であつ
た。
ように構成された超音波モータでは、固定子の端面に超
音波楕円振動を発生させなければならない。このために
は固定子がねじりモードの超音波楕円振動子であればよ
いが、従来はこのようなねじりモードの楕円振動子が見
当らないので、超音波モータを実現するのが困難であつ
た。
すなわち、従来実用されてきた超音波振動子はほとんど
がランジユバン型のたてモード振動子であり、これを用
いてねじりモードの楕円振動を発生させるのは容易なこ
とでなく、構造が複雑になたりしてコンパクト化し難い
欠点があつた。さらに超音波振動子から固定子への超音
波エネルギーの伝達損失が多く、モータとしての効率の
低いこと、モータの回転の向きを電気的に容易に変える
ことができないことなどが欠点であつた。
がランジユバン型のたてモード振動子であり、これを用
いてねじりモードの楕円振動を発生させるのは容易なこ
とでなく、構造が複雑になたりしてコンパクト化し難い
欠点があつた。さらに超音波振動子から固定子への超音
波エネルギーの伝達損失が多く、モータとしての効率の
低いこと、モータの回転の向きを電気的に容易に変える
ことができないことなどが欠点であつた。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消するもので、
等しい共振周波数を有する複数個の屈曲振動子を結合し
た構造からなり、圧電体でねじり振動が励振されるよう
構成された超音波ねじり振動子を別の圧電体を用いてね
じり軸と平行に励振することにより、端面にねじり楕円
運動が発生する双共振型超音波楕円振動子の端面に回転
子を圧着することにより、回転子に回転トルクが発生す
ることを特徴とした双共振型超音波モータによつて目的
を達成したものである。
等しい共振周波数を有する複数個の屈曲振動子を結合し
た構造からなり、圧電体でねじり振動が励振されるよう
構成された超音波ねじり振動子を別の圧電体を用いてね
じり軸と平行に励振することにより、端面にねじり楕円
運動が発生する双共振型超音波楕円振動子の端面に回転
子を圧着することにより、回転子に回転トルクが発生す
ることを特徴とした双共振型超音波モータによつて目的
を達成したものである。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明する。
第１図は、本発明に係る双共振型超音波モータの一実施
例を示す正面図である。回転出力シヤフト２１は回転子
１７に固定されており、回転数１０〜６０rpmでゆつく
りと回転し、これを停止させるには数１０kg・cmのトル
クを要するほど力強く回転している。回転子１７は、ベ
アリング２０で支えたコイルスプリング１９を通した直
径４mmのキヤツプボルト１８によつて双共振子１に圧着
されている。双共振子１と回転子１７との圧着面には超
音波楕円振動が発生しているので、圧着された鋼鉄製の
厚さ５mm，直径３０mmの回転子１７に強力な回転トルク
が生じるのである。
例を示す正面図である。回転出力シヤフト２１は回転子
１７に固定されており、回転数１０〜６０rpmでゆつく
りと回転し、これを停止させるには数１０kg・cmのトル
クを要するほど力強く回転している。回転子１７は、ベ
アリング２０で支えたコイルスプリング１９を通した直
径４mmのキヤツプボルト１８によつて双共振子１に圧着
されている。双共振子１と回転子１７との圧着面には超
音波楕円振動が発生しているので、圧着された鋼鉄製の
厚さ５mm，直径３０mmの回転子１７に強力な回転トルク
が生じるのである。
ここで超音波楕円振動子は、第２図および第３図を示し
たように、アルミニウム製の双共振子１にねじり屈曲振
動を励振する励振源は、１０mm×１０mmの大きさで２mm
厚のＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３圧電セラミツク角板からな
り２枚ずつ一対とした４組の圧電振動子２，３，４（図
示せず），５と座金６を介して重ねた同じセラミツク製
圧電体からなる直径３５mm，内径１５mm，厚さ２mmのド
ーナツ状圧電厚み振動子７とからなる。これらは直径３
５mm，厚さ１２．５mmの円板状をしたボルト状座金６に
通した直径８mm，長さ２０mmのキヤツプボルト９によつ
て双共振子１のネジ穴に対して数１０Kg・cmのトルクで
締め付けられ、一体化されている。圧電振動子２および
４は正分極面と向かい合わせリード線１２および１４の
ついた端子板を挾んで重ね合わせ、圧電振動子３および
５は負分極面を向かい合わせ同様にして重ねられてい
る。リード線１２，１３，１４，１５を共通にして、こ
れらとリード線１６との間に３８KHzの正弦波電圧を印
加すると双共振子１の２本の梁が互いに逆位相で屈曲共
振する結果、２本の梁の先端面１′を見るとねじり振動
力が生じている。圧電厚み振動子７のリード線１０をリ
ード線１２，１３，１４，１５と接続し、リード線１１
をリード線１６と接続した状態で、再び電圧を印加する
と双共振子１の先端面１′にねじり楕円運動が発生し、
回転子１７が約６０rpmで力強く回転を始めた。印加電
圧の周波数を同一に保つたまま、電圧を５０Ｖ，７０Ｖ
と増大して行くと、回転数、トルクともに増大した。回
転数の可変範囲は１０〜１００rpm程度であつた。
たように、アルミニウム製の双共振子１にねじり屈曲振
動を励振する励振源は、１０mm×１０mmの大きさで２mm
厚のＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３圧電セラミツク角板からな
り２枚ずつ一対とした４組の圧電振動子２，３，４（図
示せず），５と座金６を介して重ねた同じセラミツク製
圧電体からなる直径３５mm，内径１５mm，厚さ２mmのド
ーナツ状圧電厚み振動子７とからなる。これらは直径３
５mm，厚さ１２．５mmの円板状をしたボルト状座金６に
通した直径８mm，長さ２０mmのキヤツプボルト９によつ
て双共振子１のネジ穴に対して数１０Kg・cmのトルクで
締め付けられ、一体化されている。圧電振動子２および
４は正分極面と向かい合わせリード線１２および１４の
ついた端子板を挾んで重ね合わせ、圧電振動子３および
５は負分極面を向かい合わせ同様にして重ねられてい
る。リード線１２，１３，１４，１５を共通にして、こ
れらとリード線１６との間に３８KHzの正弦波電圧を印
加すると双共振子１の２本の梁が互いに逆位相で屈曲共
振する結果、２本の梁の先端面１′を見るとねじり振動
力が生じている。圧電厚み振動子７のリード線１０をリ
ード線１２，１３，１４，１５と接続し、リード線１１
をリード線１６と接続した状態で、再び電圧を印加する
と双共振子１の先端面１′にねじり楕円運動が発生し、
回転子１７が約６０rpmで力強く回転を始めた。印加電
圧の周波数を同一に保つたまま、電圧を５０Ｖ，７０Ｖ
と増大して行くと、回転数、トルクともに増大した。回
転数の可変範囲は１０〜１００rpm程度であつた。
なお、第１図に示した超音波モータの構成図は、概略説
明のための図であるからモータケースは省略されている
が、実用品は保護のためにケースに収めることもできる
のは言うまでもない。
明のための図であるからモータケースは省略されている
が、実用品は保護のためにケースに収めることもできる
のは言うまでもない。
この実施例では双共振型超音波振動子に用いた双共振子
１には断面が１０mm×１０mmの正方形アルミニウム製の
２本の梁からなる屈曲振動子を結合したものを例示した
が、屈曲振動子は共振周波数を揃えられるかぎり何本結
合しても差し支えない。たとえば、３本の３極双共振子
および４本の４極双共振子における屈曲振動子の形状を
それぞれ第４図および第５図に示した。これらの図にお
いて３１，４１は３本または４本の双共振子、３１′，
４１′はその双共振子３１，４１の先端面、３２，４２
は座金である。
１には断面が１０mm×１０mmの正方形アルミニウム製の
２本の梁からなる屈曲振動子を結合したものを例示した
が、屈曲振動子は共振周波数を揃えられるかぎり何本結
合しても差し支えない。たとえば、３本の３極双共振子
および４本の４極双共振子における屈曲振動子の形状を
それぞれ第４図および第５図に示した。これらの図にお
いて３１，４１は３本または４本の双共振子、３１′，
４１′はその双共振子３１，４１の先端面、３２，４２
は座金である。
以上説明したように本発明は、等しい共振周波数を有す
る複数個の屈曲振動子を結合した構造からなり、圧電体
によつてねじり振動子が励振されるよう構成された超音
波ねじり振動子を別の圧電体を用いてねじり軸と平行に
励振することにより、端面にねじり楕円運動が発生する
双共振型超音波楕円振動子の端面に回転子を圧着するこ
とにより、回転子に回転トルクが発生することを特徴と
したものである。従つて、本発明に係る双共振型超音波
モータは、ねじり楕円振動を発生する超音波振動子を固
定子とし、これに回転子を圧着した簡単な構造にするこ
とができ、コンパクト化できたので体積の割に大きな出
力を出すことができ、高能率の効果があり、しかも、入
力電気信号の極性を反転することによりモータの回転方
向を任意に制御できる効果がある。
る複数個の屈曲振動子を結合した構造からなり、圧電体
によつてねじり振動子が励振されるよう構成された超音
波ねじり振動子を別の圧電体を用いてねじり軸と平行に
励振することにより、端面にねじり楕円運動が発生する
双共振型超音波楕円振動子の端面に回転子を圧着するこ
とにより、回転子に回転トルクが発生することを特徴と
したものである。従つて、本発明に係る双共振型超音波
モータは、ねじり楕円振動を発生する超音波振動子を固
定子とし、これに回転子を圧着した簡単な構造にするこ
とができ、コンパクト化できたので体積の割に大きな出
力を出すことができ、高能率の効果があり、しかも、入
力電気信号の極性を反転することによりモータの回転方
向を任意に制御できる効果がある。
このように本発明に係る双共振型超音波モータは、超音
波モータの中でも、高効率、高出力が特徴であるから、
ましてや通常の電磁モータと比較すると、重量当たりの
出力が大きく、低速回転で高出力が得られる点で抜群に
優れており、さらに回転量の角度分解能が高く、イナー
シアレスに即動，即停止できるなど実用上の見地から優
れた資質を有するモータである。
波モータの中でも、高効率、高出力が特徴であるから、
ましてや通常の電磁モータと比較すると、重量当たりの
出力が大きく、低速回転で高出力が得られる点で抜群に
優れており、さらに回転量の角度分解能が高く、イナー
シアレスに即動，即停止できるなど実用上の見地から優
れた資質を有するモータである。
第１図は本発明に係る双共振型超音波モータの一実施例
を示す正面図、第２図および第３図はそのモータに用い
る双共振型超音波楕円振動子の正面図および側面図、第
４図および第５図は双共振型超音波楕円振動子の変形例
を示す平面図である。 １，３１，４１……双共振子、１′，３１′，４１′…
…双共振子の先端面、２〜５……圧電振動子、７……圧
電厚み振動子、１７……回転子、２１……出力シヤフ
ト。
を示す正面図、第２図および第３図はそのモータに用い
る双共振型超音波楕円振動子の正面図および側面図、第
４図および第５図は双共振型超音波楕円振動子の変形例
を示す平面図である。 １，３１，４１……双共振子、１′，３１′，４１′…
…双共振子の先端面、２〜５……圧電振動子、７……圧
電厚み振動子、１７……回転子、２１……出力シヤフ
ト。
Claims (2)
- 【請求項１】等しい共振周波数を有する複数個の屈曲振
動子を結合した構造からなり、圧電体によつてねじり振
動が励振されるよう構成された超音波ねじり振動子を別
の圧電体を用いてねじり軸と平行に励振することによ
り、端面にねじり楕円運動が発生する双共振型超音波楕
円振動子の端面に回転子を圧着することにより、回転子
に回転トルクが発生することを特徴とした双共振型超音
波モータ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の双共振型超音
波モータにおいて、ねじり振動を励振する圧電体と、ね
じり軸に平行に励振する別の圧電体とに印加する交番電
圧の極性相互関係を変えることにより、回転の向きをス
イツチすることを特徴とした双共振型超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269630A JPH0640745B2 (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 双共振型超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269630A JPH0640745B2 (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 双共振型超音波モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61150675A JPS61150675A (ja) | 1986-07-09 |
| JPH0640745B2 true JPH0640745B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17475023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59269630A Expired - Lifetime JPH0640745B2 (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 双共振型超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640745B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2596129B2 (ja) * | 1989-07-06 | 1997-04-02 | 日本電気株式会社 | 超音波モータ |
| JP2010226895A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Nikon Corp | アクチュエータ、駆動装置、レンズユニット及び撮像装置 |
-
1984
- 1984-12-22 JP JP59269630A patent/JPH0640745B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61150675A (ja) | 1986-07-09 |
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