JPH0667221B2 - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
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- JPH0667221B2 JPH0667221B2 JP61038801A JP3880186A JPH0667221B2 JP H0667221 B2 JPH0667221 B2 JP H0667221B2 JP 61038801 A JP61038801 A JP 61038801A JP 3880186 A JP3880186 A JP 3880186A JP H0667221 B2 JPH0667221 B2 JP H0667221B2
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- piezoelectric vibrator
- sliding
- shaped member
- vibration
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- 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
-
- 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
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〕 本発明は厚みすべり圧電振動子および厚みたて圧電振動
子を用いた超音波モータに関する。
子を用いた超音波モータに関する。
超音波モータは電磁タイプのモータに比べて効率がよい
上、小型・薄型化できる利点がある。さらにモータ内部
に空胴がなく、ゴミ等を巻込むおれがないので信頼性が
高い利点がある。また騒音が少ないという利点もある。
したがって近年その研究が盛んに進められている。しか
しながら以下説明するように、いくつかの解決すべき問
題があり、現状では実用化されるには至っていない。
上、小型・薄型化できる利点がある。さらにモータ内部
に空胴がなく、ゴミ等を巻込むおれがないので信頼性が
高い利点がある。また騒音が少ないという利点もある。
したがって近年その研究が盛んに進められている。しか
しながら以下説明するように、いくつかの解決すべき問
題があり、現状では実用化されるには至っていない。
第11図(a),(b)は従来の超音波モータのうち、回転型と
称されるものを示す図である。図に示すように、ベース
１上にフェルト２を介して一対のバイモルフ構造の圧電
素子３が円環状に配置されている。この圧電素子３に、
励振される振動が ｕ＝Acos（wt−ｎθ） なる進行波を実現するように信号電圧を印加することに
より、上記圧電素子３上に弾性リング４、スライダ５を
介して載置されたシャフト6aを有するロータ６を回転さ
せるものとなっている。なお７は軸受である。
称されるものを示す図である。図に示すように、ベース
１上にフェルト２を介して一対のバイモルフ構造の圧電
素子３が円環状に配置されている。この圧電素子３に、
励振される振動が ｕ＝Acos（wt−ｎθ） なる進行波を実現するように信号電圧を印加することに
より、上記圧電素子３上に弾性リング４、スライダ５を
介して載置されたシャフト6aを有するロータ６を回転さ
せるものとなっている。なお７は軸受である。
上式中、Ａは振動振幅、ｗは振動数、ｔは時間、ｎは振
動の次数、θは位置を示している。
動の次数、θは位置を示している。
第12図は従来の超音波モータのうち、ランジェバン振動
子を用いたものを示す図である。８がランジェバン振動
子であり、９が振動片であり、10がロータである。
子を用いたものを示す図である。８がランジェバン振動
子であり、９が振動片であり、10がロータである。
第11図(a),(b)に示した超音波モータは、いずれの方向
にも回転可能であり、構造的に薄型化をはかり易い特徴
を有しているが、変換効率が高々25％程度であり、低抗
率な欠点がある。
にも回転可能であり、構造的に薄型化をはかり易い特徴
を有しているが、変換効率が高々25％程度であり、低抗
率な欠点がある。
第12図に示した超音波モータは、変換効率は60％以上で
高効率な利点があるが、一方への回転しかできないとい
う欠点がある。
高効率な利点があるが、一方への回転しかできないとい
う欠点がある。
超音波モータの効率は、基本的には電気信号を機械的振
動に変換する圧電素子の変換効率の大きさ（即ち電気機
械結合定数の２乗K2）と、発生した振動を効率よく共振
させる共振度合（即ち振動系の機械的Ｑの大きさ）とを
相乗した値によって決まる。電気機械結合定数の２乗K2
は、用いる圧電素子の材質および振動姿態により決定さ
れる。その材質としては一般にK2の大きなPZT（ジルコ
ンチタン酸鉛）が用いられる。そして特にPZTの中でもK
2の比較的大きなソフト系の材料が用いられることが多
い。一方、振動姿態に関しては例えば第11図(a),(b)に
示した屈曲振動を用いたものは、厚みよこ効果を利用し
たものであり、その電気機械結合定数K31は、次の表に
示すように他の振動姿態たとえば厚みすべり振動の結合
定数K15や厚みたて振動の結合定数K33に比べて小さい。
すなわちK2で対比すると、１／５程度の大きさである。
動に変換する圧電素子の変換効率の大きさ（即ち電気機
械結合定数の２乗K2）と、発生した振動を効率よく共振
させる共振度合（即ち振動系の機械的Ｑの大きさ）とを
相乗した値によって決まる。電気機械結合定数の２乗K2
は、用いる圧電素子の材質および振動姿態により決定さ
れる。その材質としては一般にK2の大きなPZT（ジルコ
ンチタン酸鉛）が用いられる。そして特にPZTの中でもK
2の比較的大きなソフト系の材料が用いられることが多
い。一方、振動姿態に関しては例えば第11図(a),(b)に
示した屈曲振動を用いたものは、厚みよこ効果を利用し
たものであり、その電気機械結合定数K31は、次の表に
示すように他の振動姿態たとえば厚みすべり振動の結合
定数K15や厚みたて振動の結合定数K33に比べて小さい。
すなわちK2で対比すると、１／５程度の大きさである。
したがって本来、振動源としては厚みすべり振動あるい
は厚みたて振動を利用する方が、高効率化をはかれる筈
である。しかし第11図(a),(b)のように円環上に進行波
を励起するには屈曲振動を用いるのが構造上最も簡単で
あるため、厚みすべり振動や厚みたて振動は利用されて
いないのが実情である。
は厚みたて振動を利用する方が、高効率化をはかれる筈
である。しかし第11図(a),(b)のように円環上に進行波
を励起するには屈曲振動を用いるのが構造上最も簡単で
あるため、厚みすべり振動や厚みたて振動は利用されて
いないのが実情である。
変換効率に影響を及ぼすもう一つの要因である機械的Ｑ
を向上させる一般的な手段としては、振動源である圧電
素子と、高い機械的Ｑを有する材料たとえばアルミニウ
ム、チタン、ステンレス等を一体化し、全体で共振させ
る手段が採用される。上記Ｑの高い材料の体積を、圧電
素子の占める体積に比べてかなり大きくとれば、実質的
にＱの大きな部材内での共振と同等の状態を呈すること
になる。このような考え方を利用したのが、ランジェバ
ン振動子である。ランジェバン振動子は振動姿態として
厚みたて振動を用いているので、他の振動子に比べて大
きなエネルギー変換効率を有している。したがってワイ
ヤボンダー、超音波溶接、超音波洗浄器などに広く利用
されている。
を向上させる一般的な手段としては、振動源である圧電
素子と、高い機械的Ｑを有する材料たとえばアルミニウ
ム、チタン、ステンレス等を一体化し、全体で共振させ
る手段が採用される。上記Ｑの高い材料の体積を、圧電
素子の占める体積に比べてかなり大きくとれば、実質的
にＱの大きな部材内での共振と同等の状態を呈すること
になる。このような考え方を利用したのが、ランジェバ
ン振動子である。ランジェバン振動子は振動姿態として
厚みたて振動を用いているので、他の振動子に比べて大
きなエネルギー変換効率を有している。したがってワイ
ヤボンダー、超音波溶接、超音波洗浄器などに広く利用
されている。
前記第12図に示したモータは、ランジェバン振動子を用
いたものであるため、変換効率の点では問題がないが、
このランジェバン振動子の長さ方向への変位を回転また
はリニア変位に変換するためには、第12図に示したよう
にロータ10を角度αだけ傾ける必要がある。その結果、
一方向への回転または移動しか行なえないことになる。
いたものであるため、変換効率の点では問題がないが、
このランジェバン振動子の長さ方向への変位を回転また
はリニア変位に変換するためには、第12図に示したよう
にロータ10を角度αだけ傾ける必要がある。その結果、
一方向への回転または移動しか行なえないことになる。
そこで本発明は、大きな電気機械変換定数を確保できる
上、いずれの方向にも回転ないし移動することが可能
で、しかも変換効率が高く、大きな出力トルクを発生可
能であり、加えて簡単な構成で信頼性の高い動作が期待
できる超音波モータを提供することを目的とする。
上、いずれの方向にも回転ないし移動することが可能
で、しかも変換効率が高く、大きな出力トルクを発生可
能であり、加えて簡単な構成で信頼性の高い動作が期待
できる超音波モータを提供することを目的とする。
本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
の如く手段を講じた。
の如く手段を講じた。
第１の発明においては、２枚の板状弾性体を対向する面
が略平行になるように配置して先端部を一体的に結合さ
れた振動部材と、この振動部材の上記対向する２面の間
にて一体的に挾持され、該対向する２面間にすべり振動
を発生させる厚みすべり圧電振動子と、上記振動部材の
連結された先端部に上記すべり振動に同期した縦振動を
発生させる厚みたて圧電振動子と、上記振動部材の先端
面に接触される回転子と、を具備するようにした。
が略平行になるように配置して先端部を一体的に結合さ
れた振動部材と、この振動部材の上記対向する２面の間
にて一体的に挾持され、該対向する２面間にすべり振動
を発生させる厚みすべり圧電振動子と、上記振動部材の
連結された先端部に上記すべり振動に同期した縦振動を
発生させる厚みたて圧電振動子と、上記振動部材の先端
面に接触される回転子と、を具備するようにした。
第２の発明においては、厚みすべり圧電振動子と、この
厚みすべり圧電振動子を空隙部内に挾持するように、機
械的Ｑの大きな材料にて形成されたコ字状部材と、この
コ字状部材の結合部外側面の両肩部に取付けられ、上記
厚みすべり圧電振動子と同期して振動を行なう一対の厚
みたて圧電振動子と、これらの厚みたて圧電振動子の上
に一側面を接触可能な如く配置された回転子と、を具備
するようにした。
厚みすべり圧電振動子を空隙部内に挾持するように、機
械的Ｑの大きな材料にて形成されたコ字状部材と、この
コ字状部材の結合部外側面の両肩部に取付けられ、上記
厚みすべり圧電振動子と同期して振動を行なう一対の厚
みたて圧電振動子と、これらの厚みたて圧電振動子の上
に一側面を接触可能な如く配置された回転子と、を具備
するようにした。
第３の発明においては、機械的Ｑの大きな材料にて形成
されたＴ字状部材と、このＴ字状部材の垂直部両側辺に
沿ってそれぞれ取付けられた一対の厚みすべり圧電振動
子と、この一対の厚みすべり圧電振動子の電極面を空隙
部内に挾持するように機械的Ｑの大きな材料にて形成さ
れたコ字状部材と、このコ字状部材の結合部外側面上に
一側面を接触可能な如く配置された回転子と、前記Ｔ字
状部材の底部に取付けられ、上記厚みすべり圧電振動子
と同期して振動を行なう厚みたて圧電振動子と、を具備
するようにした。
されたＴ字状部材と、このＴ字状部材の垂直部両側辺に
沿ってそれぞれ取付けられた一対の厚みすべり圧電振動
子と、この一対の厚みすべり圧電振動子の電極面を空隙
部内に挾持するように機械的Ｑの大きな材料にて形成さ
れたコ字状部材と、このコ字状部材の結合部外側面上に
一側面を接触可能な如く配置された回転子と、前記Ｔ字
状部材の底部に取付けられ、上記厚みすべり圧電振動子
と同期して振動を行なう厚みたて圧電振動子と、を具備
するようにした。
このような手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。
る。
第１の発明においては、振動姿態が厚みすべり振動およ
び厚みたて振動を利用したものであるため、大きな電気
機械変換定数を確保できる。また厚みすべり圧電振動子
と厚みたて圧電振動子との励振位相を変えてやるだけで
回転方向が逆になるので、正逆回転を任意に行なわせ得
るものとなる。さらに基本的構成が単純で簡単なもので
あるため、製作が容易である上、長期に亘って安定で確
実な動作が期待できる。
び厚みたて振動を利用したものであるため、大きな電気
機械変換定数を確保できる。また厚みすべり圧電振動子
と厚みたて圧電振動子との励振位相を変えてやるだけで
回転方向が逆になるので、正逆回転を任意に行なわせ得
るものとなる。さらに基本的構成が単純で簡単なもので
あるため、製作が容易である上、長期に亘って安定で確
実な動作が期待できる。
第２の発明においては、上記第１の発明における作用が
生じる外、振動系全体が機械的Ｑの高いものとなるの
で、変換効率が著しく改善されることになる。
生じる外、振動系全体が機械的Ｑの高いものとなるの
で、変換効率が著しく改善されることになる。
第３の発明においては、上記第1,第２の発明における作
用が生じる外、２ケ所に設けた厚みすべり圧電振動子に
より大きな変位量が得られるため、出力トルクが著しく
増大することになる。
用が生じる外、２ケ所に設けた厚みすべり圧電振動子に
より大きな変位量が得られるため、出力トルクが著しく
増大することになる。
第１図〜第６図は本発明の第１実施例を示す図である。
第１図は全体的構成を示す斜視図であり、第２図はその
側面図であり、第３図は第２図の矢印A-A断面図であ
る。第１図〜第３図において11はPZT等の電気機械結合
定数の大きな厚みすべり圧電振動子であり、この振動子
11は例えばエリンバー、鉄、チタン、アルミニウム等の
機械的Ｑの大きな振動部材すなわちコ字状部材12の空隙
部に挾み込まれ、かつエポキシ樹脂等の接着剤で接着固
定されている。このコ字状部材12の結合端外側面の両肩
部には一対のPZTからなる厚みたて圧電振動子13a,13bが
取付けてある。そしてこの厚みたて圧電振動子13a,13b
に一側面が接触可能なようにシャフト14aを有する回転
子14が配置されている。一方、前記コ字状部材12の下端
部両側面には、例えばネオプレンゴム等の弾性部材15,1
6が取付けてあり、超音波モータ全体を安定に保持して
いる。そして端子T1,T2には超音波モータにおける振動
系全体の共振周波数に等しい周波数を有する交流電気信
号が印加されると共に、端子T3,T4およびT5,T6には上記
交流電気信号の位相に合った電気信号が選択的に印加さ
れるものとなっている。
側面図であり、第３図は第２図の矢印A-A断面図であ
る。第１図〜第３図において11はPZT等の電気機械結合
定数の大きな厚みすべり圧電振動子であり、この振動子
11は例えばエリンバー、鉄、チタン、アルミニウム等の
機械的Ｑの大きな振動部材すなわちコ字状部材12の空隙
部に挾み込まれ、かつエポキシ樹脂等の接着剤で接着固
定されている。このコ字状部材12の結合端外側面の両肩
部には一対のPZTからなる厚みたて圧電振動子13a,13bが
取付けてある。そしてこの厚みたて圧電振動子13a,13b
に一側面が接触可能なようにシャフト14aを有する回転
子14が配置されている。一方、前記コ字状部材12の下端
部両側面には、例えばネオプレンゴム等の弾性部材15,1
6が取付けてあり、超音波モータ全体を安定に保持して
いる。そして端子T1,T2には超音波モータにおける振動
系全体の共振周波数に等しい周波数を有する交流電気信
号が印加されると共に、端子T3,T4およびT5,T6には上記
交流電気信号の位相に合った電気信号が選択的に印加さ
れるものとなっている。
次のように構成された本実施例の動作を第４図および第
５図を適時参照して説明する。
５図を適時参照して説明する。
第４図は主要部を分解して示した斜視図であり、第５図
は厚みすべり圧電振動子11動作原理を示す図である。第
５図に示すように、厚みすべり圧電振動子11は、二枚の
振動子11a,11bを貼合わせた構造を有しており、端子T1,
T2間に振動系全体の共振周波数に相当する周波数を有す
る交流電気信号を印加すると、その両側面にM,Nなるす
べり振動が起こる。この場合、一枚の振動子だけのとき
に比べ、同電圧印加で相対的変位は２倍になる。このよ
うな厚みすべり圧電振動子11を、第４図示の如く、コ字
状部材12に挾み込んだ状態で振動させると、コ字状部材
12の結合部（頂部）には、矢印で示すように中心軸を中
心とした振り子運動が発生する。このような振り子運動
を生じたコ字状部材12の結合部上に回転子を直接載せて
も、回転子は振り子運動を行なうだけで回転はしない。
しかるにコ字状部材12の上には厚みたて圧電振動子13a,
13bが載置されており、矢印で示す如く厚み方向に振動
するものとなっている。したがって前記振り子運動との
同期をとってやることにより、回転子に回転運動を行な
わせ得る。上記両振動を逆位相で行なわせると、反対方
向への回転運動が生じる。
は厚みすべり圧電振動子11動作原理を示す図である。第
５図に示すように、厚みすべり圧電振動子11は、二枚の
振動子11a,11bを貼合わせた構造を有しており、端子T1,
T2間に振動系全体の共振周波数に相当する周波数を有す
る交流電気信号を印加すると、その両側面にM,Nなるす
べり振動が起こる。この場合、一枚の振動子だけのとき
に比べ、同電圧印加で相対的変位は２倍になる。このよ
うな厚みすべり圧電振動子11を、第４図示の如く、コ字
状部材12に挾み込んだ状態で振動させると、コ字状部材
12の結合部（頂部）には、矢印で示すように中心軸を中
心とした振り子運動が発生する。このような振り子運動
を生じたコ字状部材12の結合部上に回転子を直接載せて
も、回転子は振り子運動を行なうだけで回転はしない。
しかるにコ字状部材12の上には厚みたて圧電振動子13a,
13bが載置されており、矢印で示す如く厚み方向に振動
するものとなっている。したがって前記振り子運動との
同期をとってやることにより、回転子に回転運動を行な
わせ得る。上記両振動を逆位相で行なわせると、反対方
向への回転運動が生じる。
第６図は上記第１実施例の一部変形例を示す側面図であ
る。この変形例は一対の厚みすべり圧電振動子11a,11b
によって挾持されている金属板11cをより厚いものと
し、かつその延長部位にネジ穴17a,17bを有する保持部
材17を設けた例である。
る。この変形例は一対の厚みすべり圧電振動子11a,11b
によって挾持されている金属板11cをより厚いものと
し、かつその延長部位にネジ穴17a,17bを有する保持部
材17を設けた例である。
このような構成にすれば保持部材17により超音波モータ
の軸心が保持されているので、回転の軸ずれ等の発生が
なく安定性が増すことになる。ただし、保持部材17の材
質如何によっては振動が上記保持部材17を介して洩れて
しまい効率低下を招くので注意を要する。
の軸心が保持されているので、回転の軸ずれ等の発生が
なく安定性が増すことになる。ただし、保持部材17の材
質如何によっては振動が上記保持部材17を介して洩れて
しまい効率低下を招くので注意を要する。
ところで、本発明者らは上記第１実施例の超音波モータ
における出力トルクを増大させることに関して種々検討
を加えた。その結果、厚みすべり圧電振動子11は、コ字
状部材12に対して必らずしも第１実施例に示したような
位置に取付ける必要がないことを発見した。すなわち厚
みすべり圧電振動子11による厚みすべり振動が、コ字状
部材12の結合部における両肩部において回転運動に変換
される過程において、第４図中破線矢印で示すように、
コ字状部材12の両側部位に変位成分a,bおよびc,dが存在
していることがわかった。したがってコ字状部材12の上
記変位成分a,bおよびc,dが発生する部位に、一対の厚み
すべり圧電変位素子をそれぞれ直接的に配置するように
すれば、変位量が増え、出力トルクが増大することが予
測できる。
における出力トルクを増大させることに関して種々検討
を加えた。その結果、厚みすべり圧電振動子11は、コ字
状部材12に対して必らずしも第１実施例に示したような
位置に取付ける必要がないことを発見した。すなわち厚
みすべり圧電振動子11による厚みすべり振動が、コ字状
部材12の結合部における両肩部において回転運動に変換
される過程において、第４図中破線矢印で示すように、
コ字状部材12の両側部位に変位成分a,bおよびc,dが存在
していることがわかった。したがってコ字状部材12の上
記変位成分a,bおよびc,dが発生する部位に、一対の厚み
すべり圧電変位素子をそれぞれ直接的に配置するように
すれば、変位量が増え、出力トルクが増大することが予
測できる。
第７図〜第10図は、上記のような事情に基いて構成した
本発明の第２実施例を示す図である。なお第１図〜第６
図と同一部分には同一符号を付して、その部分の詳細な
説明は省略する。
本発明の第２実施例を示す図である。なお第１図〜第６
図と同一部分には同一符号を付して、その部分の詳細な
説明は省略する。
第７図は回転子を省略した主要部の構成を示す斜視図で
あり、第８図は回転子を含めた全体的構成を示す側面図
である。
あり、第８図は回転子を含めた全体的構成を示す側面図
である。
第７図および第８図において、21,22は電極面方向に分
極処理を施した一対の厚みすべり圧電振動子であり、23
は例えばエリンバー、ステンレス、チタン、アルミニウ
ム等の機械的Ｑの大きな材料からなる振動部材としての
Ｔ字状部材である。一対の厚みすべり圧電振動子21,22
は、Ｔ字状部材23の垂直部両側辺に沿ってそれぞれ取付
けられている。上記厚みすべり圧電振動子21,22におけ
るＴ字状部材23の同一面側に接着される素子どうしは、
分極方向が逆になるように接着されており、またＴ字状
部材23を隔てて対向している素子どうしも分極方向が互
いに逆方向となるように接着されている。そして上記一
対の厚みすべり圧電振動子21,22の両側面を、その空隙
部内に挾持するように、機械的Ｑの大きな材料からなる
コ字状部材12が設けられている。なお、厚みすべり圧電
振動子21,22の各素子表面にはAg,Ni等の電極（不図示）
が設けてあり、金属製のＴ字状部材23と金属製のコ字状
部材12との間が導通するように、互いに接着されてい
る。Ｔ字状部材23の水平部の底面には、厚みたて圧電振
動子24が接着固定されている。
極処理を施した一対の厚みすべり圧電振動子であり、23
は例えばエリンバー、ステンレス、チタン、アルミニウ
ム等の機械的Ｑの大きな材料からなる振動部材としての
Ｔ字状部材である。一対の厚みすべり圧電振動子21,22
は、Ｔ字状部材23の垂直部両側辺に沿ってそれぞれ取付
けられている。上記厚みすべり圧電振動子21,22におけ
るＴ字状部材23の同一面側に接着される素子どうしは、
分極方向が逆になるように接着されており、またＴ字状
部材23を隔てて対向している素子どうしも分極方向が互
いに逆方向となるように接着されている。そして上記一
対の厚みすべり圧電振動子21,22の両側面を、その空隙
部内に挾持するように、機械的Ｑの大きな材料からなる
コ字状部材12が設けられている。なお、厚みすべり圧電
振動子21,22の各素子表面にはAg,Ni等の電極（不図示）
が設けてあり、金属製のＴ字状部材23と金属製のコ字状
部材12との間が導通するように、互いに接着されてい
る。Ｔ字状部材23の水平部の底面には、厚みたて圧電振
動子24が接着固定されている。
なお、コ字状部材12の結合部における肩部12a,12bに
は、回転子14がその一側面を接触するように配置されて
いる。
は、回転子14がその一側面を接触するように配置されて
いる。
このように構成された本実施例においては、端子T1,T2
にこの超音波モータが有している共振周波数に相当する
交流電気信号を加えると、コ字状部材12の肩部12a,12b
は、振り子運動をする。このままでは上記肩部12a,12b
に上接した回転子14は回転しない。そこで、上記振り子
運動の周期に同期した励振入力を端子T3を介して厚みた
て圧電振動子24に印加する。そうすると、回転子14は一
方向に回転する。また厚みたて圧電振動子24に加える上
記励振入力の位相を、周期を変えずに反転させると、回
転子14は逆方向に回転する。なおコ字状部材12の肩部12
a,12bの上面に若干の凹凸を付け、回転子14との摩擦抵
抗を増すようにすれば、回転力が回転子14に効率よく伝
達される。
にこの超音波モータが有している共振周波数に相当する
交流電気信号を加えると、コ字状部材12の肩部12a,12b
は、振り子運動をする。このままでは上記肩部12a,12b
に上接した回転子14は回転しない。そこで、上記振り子
運動の周期に同期した励振入力を端子T3を介して厚みた
て圧電振動子24に印加する。そうすると、回転子14は一
方向に回転する。また厚みたて圧電振動子24に加える上
記励振入力の位相を、周期を変えずに反転させると、回
転子14は逆方向に回転する。なおコ字状部材12の肩部12
a,12bの上面に若干の凹凸を付け、回転子14との摩擦抵
抗を増すようにすれば、回転力が回転子14に効率よく伝
達される。
第９図および第10図は上記第２実施例の一部を変形した
例を示す斜視図である。第９図に示すものは、コ字状部
材12の結合部中央に、切り込み部25を設けた例である。
例を示す斜視図である。第９図に示すものは、コ字状部
材12の結合部中央に、切り込み部25を設けた例である。
このような構成にすれば、矢印e,f,gおよびh,i,jで示す
ように、回転駆動時におけるコ字状部材12の肩部12a,12
bに生じる変位が、同時に効率よく生じるものとなる。
ように、回転駆動時におけるコ字状部材12の肩部12a,12
bに生じる変位が、同時に効率よく生じるものとなる。
第10図に示すものは、第９図と同様に切り込み部25を設
けると共に、肩部12a,12bの前後両端部に、凹溝26a,26
b,27a,27bを設けた例である。
けると共に、肩部12a,12bの前後両端部に、凹溝26a,26
b,27a,27bを設けた例である。
このような構成にすれば、肩部12a,12bに「てこ動作」
が生じることになり、第９図のものより更に回転変位量
が増し出力トルクが増大することになる。
が生じることになり、第９図のものより更に回転変位量
が増し出力トルクが増大することになる。
なお本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種変形実施可能であ
るのは勿論である。
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種変形実施可能であ
るのは勿論である。
本発明においては、第１に振動姿態が厚みすべり振動お
よび厚みたて振動を利用したものであるため、大きな電
気機械変換定数を確保できる上、厚みすべり圧電振動子
と厚みたて圧電振動子との励振位相を変えてやるだけで
回転方向が逆になるので、正逆回転を任意に行なわせ得
るものとなり、さらに基本的構成が単純で簡単なもので
あるため、製作が容易でうるうえ長期に亘って安定かつ
確実な動作が期待できる。第２に振動系全体が機械的Ｑ
の高いものとなるので、変換効率が著しく改善されるこ
とになる。第３に２ケ所に設けた厚みすべり圧電振動子
により大きな変位量が得られるため、出力トルクが著し
く増大することになる。
よび厚みたて振動を利用したものであるため、大きな電
気機械変換定数を確保できる上、厚みすべり圧電振動子
と厚みたて圧電振動子との励振位相を変えてやるだけで
回転方向が逆になるので、正逆回転を任意に行なわせ得
るものとなり、さらに基本的構成が単純で簡単なもので
あるため、製作が容易でうるうえ長期に亘って安定かつ
確実な動作が期待できる。第２に振動系全体が機械的Ｑ
の高いものとなるので、変換効率が著しく改善されるこ
とになる。第３に２ケ所に設けた厚みすべり圧電振動子
により大きな変位量が得られるため、出力トルクが著し
く増大することになる。
かくして本発明によれば、大きな電気機械変換定数を確
保できる上、いずれの方向にも回転ないし移動すること
が可能で、しかも変換効率が高く、大きな出力トルクを
発生可能であり、加えて簡単な構成で信頼生の高い動作
が期待できる超音波モータを提供できる。
保できる上、いずれの方向にも回転ないし移動すること
が可能で、しかも変換効率が高く、大きな出力トルクを
発生可能であり、加えて簡単な構成で信頼生の高い動作
が期待できる超音波モータを提供できる。
第１図〜第６図は本発明の第１実施例を示す図で、第１
図は全体的構成を示す斜視図、第２図は側面図、第３図
は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は主要部分解斜視図、
第５図は厚みすべり圧電振動子の動作原理を示す図、第
６図は一部変形した例を示す側面図である。第７図〜第
10図は本発明の第２実施例を示す図で、第７図は主要部
の構成を示す斜視図、第８図は全体的構成を示す側面
図、第９図および第10図はそれぞれ一部を変形させた例
を示す斜視図である。第11図（ａ）（ｂ）および第12図
はそれぞれ従来例を示す図である。 11,21,22……厚みすべり圧電振動子、12……コ字状部
材、12a,12b……肩部、13a,13b,24……厚みたて圧電振
動子、14……回転子、15,16……弾性部材、17……保持
部材、23……Ｔ字状部材、25……切り込み部、26a,26b,
27a,27b……凹溝。
図は全体的構成を示す斜視図、第２図は側面図、第３図
は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は主要部分解斜視図、
第５図は厚みすべり圧電振動子の動作原理を示す図、第
６図は一部変形した例を示す側面図である。第７図〜第
10図は本発明の第２実施例を示す図で、第７図は主要部
の構成を示す斜視図、第８図は全体的構成を示す側面
図、第９図および第10図はそれぞれ一部を変形させた例
を示す斜視図である。第11図（ａ）（ｂ）および第12図
はそれぞれ従来例を示す図である。 11,21,22……厚みすべり圧電振動子、12……コ字状部
材、12a,12b……肩部、13a,13b,24……厚みたて圧電振
動子、14……回転子、15,16……弾性部材、17……保持
部材、23……Ｔ字状部材、25……切り込み部、26a,26b,
27a,27b……凹溝。
Claims (3)
- 【請求項１】２枚の板状弾性体を対向する面が略平行に
なるように配置して先端部を一体的に結合された振動部
材と、 この振動部材の上記対向する２面の間にて一体的に挾持
され、該対向する２面間にすべり振動を発生させる厚み
すべり圧電振動子と、 上記振動部材の連結された先端部に上記すべり振動に同
期した縦振動を発生させる厚みたて圧電振動子と、 上記振動部材の先端面に接触される回転子と、 を具備することを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】厚みすべり圧電振動子と、 この厚みすべり圧電振動子を空隙部内に挾持するように
機械的Ｑの大きな材料にて形成されたコ字状部材と、 このコ字状部材の結合部外側面の両肩部に取付けられ、
上記厚みすべり圧電振動子と同期して振動を行なう一対
の厚みたて圧電振動子と、 これらの厚みたて圧電振動子の上に一側面を接触可能な
如く配置された回転子と、 を具備したことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項３】機械的Ｑの大きな材料にて形成されたＴ字
状部材と、 このＴ字状部材の垂直部両側辺に沿ってそれぞれ取付け
られた一対の厚みすべり圧電振動子と、 この一対の厚みすべり圧電振動子の電極面を空隙部内に
挾持するように機械的Ｑの大きな材料にて形成されたコ
字状部材と、 このコ字状部材の結合部外側面上に一側面を接触可能な
如く配置された回転子と、 前記Ｔ字状部材の底部に取付けられ、上記厚みすべり圧
電振動子と同期して振動を行なう厚みたて圧電振動子
と、 を具備したことを特徴とする超音波モータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26186285 | 1985-11-21 | ||
| JP60-261862 | 1985-11-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62203570A JPS62203570A (ja) | 1987-09-08 |
| JPH0667221B2 true JPH0667221B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17367785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61038801A Expired - Lifetime JPH0667221B2 (ja) | 1985-11-21 | 1986-02-24 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0667221B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0182690U (ja) * | 1987-11-20 | 1989-06-01 | ||
| JPH01177880A (ja) * | 1988-01-08 | 1989-07-14 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波リニアモータ |
| JPH01264582A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波リニアモータ |
| JPH0732613B2 (ja) * | 1988-06-17 | 1995-04-10 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波振動子およびこの振動子を有する駆動装置 |
| JP3823340B2 (ja) * | 1994-08-01 | 2006-09-20 | 株式会社ニコン | 振動モータ |
| JP2709045B2 (ja) * | 1995-07-31 | 1998-02-04 | 有限会社ユーエスエム | 圧電駆動装置 |
| KR100728373B1 (ko) | 2005-12-20 | 2007-06-14 | 엘지전자 주식회사 | 초소형 압전 리니어 모터 |
| KR100865964B1 (ko) | 2007-02-13 | 2008-10-30 | 주식회사 이노칩테크놀로지 | 진동자 및 진동자 고정 구조 |
| JP5545825B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2014-07-09 | オリンパス株式会社 | 超音波モータ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121777A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | Hitachi Maxell Ltd | 圧電超音波モ−タ |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP61038801A patent/JPH0667221B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62203570A (ja) | 1987-09-08 |
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