JPH09294385A - 振動モータ - Google Patents

振動モータ

Info

Publication number
JPH09294385A
JPH09294385A JP8321706A JP32170696A JPH09294385A JP H09294385 A JPH09294385 A JP H09294385A JP 8321706 A JP8321706 A JP 8321706A JP 32170696 A JP32170696 A JP 32170696A JP H09294385 A JPH09294385 A JP H09294385A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
rotor
vibration motor
shape memory
memory alloy
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.)
Pending
Application number
JP8321706A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Thierry Audren
ジャン、ティエリ、オドラン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagem SA
Original Assignee
SFIM Industries SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SFIM Industries SA filed Critical SFIM Industries SA
Publication of JPH09294385A publication Critical patent/JPH09294385A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0065Friction interface
    • H02N2/007Materials

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周期的摩擦に関連するエネルギー消費が解消
されるか、任意の率で大幅に減少できる圧電式振動モー
タを提供すること。 【解決手段】 固定子1と回転子4、および固定子1が
回転子4を回転できるようにする振動モードで固定子1
を変形させる励振手段を備える振動モータにおいて、固
定子と回転子の少なくとも一方が回転子4と固定子1の
間の相互接触領域またはそれの付近に形状記憶合金を含
むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は振動モータに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】振動モータは、好適な使用振動数の名で
呼ばれる超音波モータ、または好適な励振材料の名で呼
ばれる圧電モータなどの他の名称でも知られている。
【0003】従来、振動モータは、回転子を固定子に対
して駆動できるようにする現象の場所である回転子/固
定子接触境界面を含む。
【0004】振動モータは接触面に対する固定子の周期
的な接線方向の変形を、周期的な同期垂直力に組合わせ
るという原理を基にして動作する。それらの周期的な力
および変形は能動物質によって得られる。それらの物質
は圧電物質、磁歪物質または電歪物質である。組合わせ
により、接線方向の変形と垂直力は摩擦により協働して
セロでない、ある平均力を生ずる。その平均力を用いて
回転子を一定の方向に連続駆動することができる。
【0005】現在は、振動モータは数十ワットに限定さ
れる機械的な力を生ずる。しかし、振動モータは、モー
タと歯車を組合わせた従来の装置よりはるかに高い単位
質量当たりの動力密度を既に生じている。
【0006】回転子および固定子の性能と比較して小さ
い応力を回転子のセラミックスおよび固定子のセラミッ
クスに加えさせる動作点を中心として、振動モータが一
般に動作することを観察することもできる。その応力は
1MPaないし2MPaであって、その値は約50MP
aという最大応力と比較される。セラミックスに加えら
れる応力を増大すると、モータの質量を増加することな
しにモータのトルクを増大することができる。そうする
と単位面積当たり、はるかに高い動力密度で動作動力レ
ベルを高くすることが可能になる。
【0007】しかし、現在の設計で利用できる動力を増
大すると、回転子と固定子の間の摩擦面で消費されるエ
ネルギーが増加する。
【0008】これを図1(a)に示す。この図には回転
子の摩擦領域と固定子の摩擦領域との間の垂直力の1サ
イクルを示す。
【0009】共振によりそのようなモータの動作を改善
するために、それらのモータはほとんどが正弦波運動を
基にして動作するから、その力を正弦波として示してい
る。当然、他の種類の励振も可能である。しかし、説明
を簡単にするために、ここでは正弦波振動を一般的な場
合について述べることにする。
【0010】固定子の接触領域の接線方向の速さV
Statを図1(b)に示す。
【0011】図1(b)は定常状態における回転子の速
さVRotも示す。
【0012】固定子の摩擦領域における接線方向の速さ
が回転子の速さに等しいか、それより高い時に回転子は
駆動される。
【0013】そのようなサイクル中の摩擦による動力損
を、モータの2樹類の動作点について図1(c)に示
す。図において、実線は始動時における損失を表し、破
線は速さVRotの時における損失を表す。
【0014】始動時、すなわち、VRot=0の時は、
摩擦損は小さいが、固定子の摩擦領域が負の速さである
時、すなわち、回転子を駆動した後で固定子がそれの最
初の位置へ戻る時であるサイクルの期間中は無視できな
い。
【0015】安定にした速さ、すなわち、VRot>0
の場合には、駆動期間中の動力損は減少するが、駆動領
域の戻り期間中は動力損は増加する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、周期
的摩擦に関連するエネルギー消費が解消されるか、任意
の率で大幅に減少されるような圧電型の振動モータを提
供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】とくに、そのような構造
を有し、単位面積当たりの密度が等しいモータで、従来
の振動モータの動作トルクよりはるかに高い動作トルク
を発生できる。
【0018】そのために、本発明は、固定子と回転子、
および固定子が回転子を回転できるようにする振動モー
ドで固定子を変形させる励震手段を備える振動モータに
おいて、固定子と回転子の少なくとも一方が回転子と固
定子の間の相互接触領域またはそれの付近に形状記憶合
金を含むことを特徴とするものである。
【0019】とくに、および有利なことに、各サイクル
中に、サイクルの第1の部分中に接触領域内で滑りなし
に回転子と固定子が相互に押し合い、かつサイクルの他
の部分中は回転子と固定子が相互に押し合わないよう
に、励振手段が制御される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【0021】図2に示す振動モータは超音波型圧電モー
タである。
【0022】その振動モータは、ボデー2に装着された
固定子1と、この固定子1とボデー2を通る軸3に取付
けられた回転子4とを備える。回転子4は固定子1の変
形による摩擦によって駆動される。
【0023】固定子1の面のうち回転子4に向き合わな
い面には複数の圧電セラミック要素5が設けられる。そ
れらの圧電セラミック要素5は固定子1の周囲にリング
状に配置される。それらの圧電セラミック要素は、回転
子4を駆動させるように固定子1を変形させるためのも
のである。圧電セラミック要素5は正弦波電圧により調
和条件の下で励振される。
【0024】固定子1と回転子4の間の種々の接触領域
が形状記憶合金を含む。
【0025】形状記憶合金についての一般的な記述につ
いては下記の文献を参照されたい。
【0026】E.Patoor、 M.Berveil
er「形状記憶合金技術(Technologie d
es alliages a memoire de
forme)」、Traite des Nouvel
les Technologies,Hermes、1
994年発行。
【0027】とくに、形状記憶合金は非常に低い温度ま
で極めて高い弾性を持つという特性を有する。そのよう
な合金の応力/歪みカーブの一例を図3に示す。この図
からわかるように、そのような合金は、ほぼ一定の応力
でその合金が変形するような大きい超弾性範囲を有す
る。
【0028】たとえば、固定子1と回転子4の間の境界
面領域では、モータは厚さが数ミリメートルのCu−Z
n−Al合金を有する。
【0029】例として、層6は接触層である。その層は
もちろん同様にスタック状に一体にできる、たとえば、
強いセラミックで製作された接触シューにより保護する
ことができる。
【0030】しかし、変形および束縛が局部的にされる
形状記憶合金の領域は、一方では、小さい容積の領域内
で束縛を集中することにより束縛を増幅するように、お
よび他方では、圧電モータに対して通常使用されるサイ
クル周波数(数十KHz)に対する合金の等温動作がで
きるように寸法は小さい(数ミクロン)。
【0031】第2の点に関しては、とくに、形状記憶合
金領域の温度時定数がそれらの領域の寸法の関数である
こと、および、とくに、一定の形状係数に対しては、前
記領域の寸法に比例することに気が付くであろう。さ
て、温度時定数がモータのサイクル周期より長ければ、
形状記憶合金領域は断熱モードで変形する。また、形状
記憶合金領域を加熱するとプラットフォームの値(va
lue of theplatform)を増加する効
果を有する。そのプラットフォームはクラシックな弾性
領域に続き、したがって、超弾性を消失させる。
【0032】例として、図4に固定子1と回転子4の間
の境界面の可能な構造を示す。
【0033】この境界面においては、固定子1は形状記
憶合金の要素(合いくぎ7)のアレイを支持する接触層
6を呈する。
【0034】そのような構造により、接触層6に平行か
つ垂直な応力を形状記憶合金内部で増幅できるようにす
るから、その構造はとくに有利である。
【0035】増幅比はおよそS/Sのオーダーであ
る。ここにSは合いくぎ7の表面積であり、Sは合
いくぎ7の数にされた接触層6の表面積である。有利な
ことに、接触層6も形状記憶合金の層である。
【0036】図4に示す例では、合いくぎ7と接触層6
はワンピースのものであり、形状記憶合金内の層9の内
部に配置されているくぼみ8により合いくぎ7が構成さ
れている。
【0037】他の実施の形態では、合いくぎ7は形状記
憶合金内の2つの層の間に溶接することもできる。
【0038】合いくぎ7の断面はたとえば円形である。
【0039】合いくぎ7の厚さと層9の厚さとは数ミク
ロンのオーダーである。
【0040】合いくぎ7の幅と層6の幅との比、および
合いくぎ7の厚さと層6の厚さとの比の少なくとも一方
を調整することにより、垂直方向の圧縮応力のプラトー
の値と接線方向のせん断応力のプラトーの値を適応させ
ることが可能である。
【0041】図4に示す構造とは異なる他の構造ももち
ろん可能である。
【0042】本発明が提供する形状記憶合金境界面によ
り、図5(a)と図5(b)に示すように応力サイクル
と速さサイクルで動作することが可能となる。
【0043】図5(a)に示す正弦波は圧電セラミック
要素5により固定子1に伝えられる変形を示す。
【0044】所与の境界面に対しては、サイクルのう
ち、固定子1と回転子4が接触している部分(部分I)
の間は、固定子と回転子の間の垂直な推力のピークが形
状記憶合金のしきい値応力値により制限される(図5
(a)参照)。
【0045】そうすると、固定子1と回転子4の間の垂
直な推力に比例する、接線方向の摩擦力は同様に一定
で、滑りしきい値より小さく、したがって、固定子1の
接触領域の接線方向の速さは回転子4の速さに等しい
(図5(b))。
【0046】また、固定子1に伝えられる変形が、サイ
クルの第2の部分(部分II)にわたって、固定子1と
回転子4が接触せず、固定子1と回転子4の間の推力が
ゼロになる(図5(a))ように、圧電セラミック要素
5が制御される。
【0047】そのような動作で、固定子1と回転子4の
間の摩擦によるエネルギー損は無視することができる。
【0048】サイクルのうち、固定子1と回転子4が滑
りなしに接触して、形状記憶合金境界面6が、振動の速
さが回転子の速さより速い限り変形エネルギーを一定応
力で蓄積し、その後で、振動の速さが回転子の速さより
低くなっている間にエネルギーを回収する(図5
(b))ような部分の間は、それらのエネルギー損はゼ
ロである。
【0049】摩擦によるエネルギー損はサイクルの他の
部分の間でもゼロである。その理由は、固定子1と回転
子4がもはや接触しないからである。
【0050】それらのエネルギー損が減少したとすれ
ば、形状記憶合金要素を有しない振動モータで可能な応
力よりも大きい応力をモータのセラミックスに加え、し
たがって、より高いトルクレベルを加える意図が可能に
される。
【0051】図5(c)に示すように、上記の種類のモ
ータでは、固定子1は、各サイクルの、固定子1と固定
子4が接触している部分全体にわたって、ほぼ一定のト
ルクで回転子4を駆動することも観察される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は従来の圧電モータの動作を示すグラフ
であって、回転子の摩擦領域と固定子の摩擦領域との間
の垂直力の1サイクルを示し、(b)は従来の圧電モー
タの固定子の接触領域の接線方向の速さを示すグラフで
あり、(c)は従来の圧電モータの始動時および定常状
態のサイクル中の摩擦による動力損をモータの2種類の
動作点について示すグラフである。
【図2】本発明の振動モータの1つの可能な構造の縦断
面図ある。
【図3】形状記憶合金についての応力/変形履歴カーブ
を示すグラフである。
【図4】図2に示す振動モータの固定子と回転子の間の
境界部の断面図である。
【図5】(a)は本発明の振動モータの動作を示すグラ
フであって、回転子の摩擦領域と固定子の摩擦領域との
間の垂直力の1サイクルを示し、(b)は本発明の振動
モータの固定子の接触領域の接線方向の速さを示すグラ
フであり、(c)は同図(a)のサイクルと同図(b)
のサイクルについての駆動トルクを示すグラフである。
【符号の説明】
1 固定子 2 ボデー 3 軸 4 回転子 5 圧電セラミック要素 6 形状記憶合金の層 7、9 形状記憶合金の要素の層 8 くぼみ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子(1)と回転子(4)、および固定
    子(1)が回転子(4)を回転できるようにする振動モ
    ードで固定子(1)を変形させる励振手段を備える振動
    モータにおいて、固定子(1)と回転子(4)の少なく
    とも一方が回転子(4)と固定子(1)の間の相互接触
    領域またはそれの付近に形状記憶合金を含むことを特徴
    とする振動モータ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の振動モータにおいて、回転
    子(4)と固定子(1)の少なくとも一方が前記相互接
    触領域またはそれの付近に形状記憶合金の層(6)を含
    むことを特徴とする振動モータ。
  3. 【請求項3】請求項1記載の振動モータにおいて、回転
    子(4)と固定子(1)の少なくとも一方が接触層
    (6)に重畳される形状記憶合金の要素(7)のアレイ
    を備えることを特徴とする振動モータ。
  4. 【請求項4】請求項3記載の振動モータにおいて、接触
    層も形状記憶合金であることを特徴とする振動モータ。
  5. 【請求項5】請求項4記載の振動モータにおいて、形状
    記憶合金要素(7)と接触層(6)がワンピースのもの
    であり、形状記憶合金要素(7)が層(9)の内部に配
    置されたくぼみ(8)により構成されることを特徴とす
    る振動モータ。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の振動モー
    タにおいて、各サイクル中に、回転子(4)と固定子
    (1)が、サイクルの第1の部分中は前記接触領域内で
    滑りなしに相互に押し合い、サイクルの他の部分の間は
    相互に押し合わないように励振手段が制御されることを
    特徴とする振動モータ。
JP8321706A 1995-11-30 1996-12-02 振動モータ Pending JPH09294385A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9514169A FR2742011B1 (fr) 1995-11-30 1995-11-30 Moteur a vibrations a interface rotor/stator a alliage a memoire de forme
FR9514169 1995-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09294385A true JPH09294385A (ja) 1997-11-11

Family

ID=9485022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8321706A Pending JPH09294385A (ja) 1995-11-30 1996-12-02 振動モータ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5747951A (ja)
EP (1) EP0777278B1 (ja)
JP (1) JPH09294385A (ja)
CA (1) CA2191686A1 (ja)
DE (1) DE69609587T2 (ja)
ES (1) ES2152004T3 (ja)
FR (1) FR2742011B1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111762663A (zh) * 2020-07-09 2020-10-13 杭州市特种设备检测研究院 一种振动摩擦驱动的电梯

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1094274A (ja) * 1996-09-11 1998-04-10 Canon Inc 振動型駆動装置およびこれを備えた装置
FR2771998B1 (fr) 1997-12-08 2000-02-25 Sfim Ind Actionneur de gouverne de commande de vol d'aeronef
JP3405697B2 (ja) * 1999-09-20 2003-05-12 ローム株式会社 半導体チップ
US6367253B2 (en) * 1999-12-20 2002-04-09 Las, L.L.C. Shape memory alloy actuators for aircraft landing gear
US6226992B1 (en) 1999-12-20 2001-05-08 Hycomp, Inc. Heat converter engine using a shape memory alloy actuator
FR2806225B1 (fr) * 2000-03-10 2006-12-29 Sagem Moteurs a vibrations
JP3715971B2 (ja) * 2003-04-02 2005-11-16 ローム株式会社 半導体装置
US20070291382A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-20 Pinard Adam I Mirror mounting structures and methods employing shape memory materials for limited rotation motors and scanners
GB2446428B (en) * 2006-12-02 2010-08-04 Nanomotion Ltd Controllable coupling force
US9919808B2 (en) 2015-06-01 2018-03-20 Parker-Hannifin Corporation Piezoelectrically-controlled fuel delivery system
JP6848614B2 (ja) * 2017-03-31 2021-03-24 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクター
DE102019202326B3 (de) 2019-02-21 2020-07-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines kapazitiven MEMS-Sensors sowie kapazitiver MEMS-Sensor
CN121042206B (zh) * 2025-11-04 2026-01-30 苏州工业园区海纳科技有限公司 一种超声波喷头加工工艺及超声波喷头

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS641483A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Inoue Japax Res Inc Supersonic motor
KR910003669B1 (ko) * 1987-10-20 1991-06-08 마쯔시다덴기산교 가부시가이샤 초음파 모우터
DE4025129A1 (de) * 1990-08-08 1992-02-13 Bosch Gmbh Robert Schwingungsmotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111762663A (zh) * 2020-07-09 2020-10-13 杭州市特种设备检测研究院 一种振动摩擦驱动的电梯
CN111762663B (zh) * 2020-07-09 2021-11-23 杭州市特种设备检测研究院 一种振动摩擦驱动的电梯

Also Published As

Publication number Publication date
ES2152004T3 (es) 2001-01-16
EP0777278A1 (fr) 1997-06-04
DE69609587T2 (de) 2001-04-19
FR2742011B1 (fr) 1998-02-20
CA2191686A1 (fr) 1997-05-31
US5747951A (en) 1998-05-05
FR2742011A1 (fr) 1997-06-06
DE69609587D1 (de) 2000-09-07
EP0777278B1 (fr) 2000-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09294385A (ja) 振動モータ
US5200665A (en) Ultrasonic actuator
Zhang et al. Bidirectional linear ultrasonic motor using longitudinal vibrating transducers
EP2341565A1 (en) Wide frequency range electromechanical actuator
JPH01234067A (ja) 超音波モータ
JPH11265213A5 (ja)
JP4648391B2 (ja) 小型化可能なモーター
US6628044B2 (en) Vibration motors
KR102807508B1 (ko) 초음파 프로브의 제조방법 및 초음파 프로브
JP4130031B2 (ja) 球面アクチュエータ用ステータ及びそれを用いた球面アクチュエータ
Satonobu et al. Numerical analysis of the symmetric hybrid transducer ultrasonic motor
JPH07108104B2 (ja) 振動波モータ
JP2002359985A (ja) 振動体および振動波駆動装置
Lih et al. Rotary ultrasonic motors actuated by traveling flexural waves
CA2049990A1 (en) Ultrasound motor having two rotors
Ichihara et al. Design and evaluation of low-profile micro ultrasonic motors using sector shaped piezoelectric vibrators
JP3213570B2 (ja) 超音波モータ
Racine et al. Hybrid ultrasonic elastic force motors micromachined in silicon
JP2506859B2 (ja) 超音波モ―タ
RU2044398C1 (ru) Пьезоэлектрический привод
JPH01278271A (ja) 超音波モータ
JPH0787711B2 (ja) 超音波モータ
JPS6149668A (ja) 湾曲型超音波振動子を用いた圧電モ−タ
JPH06319279A (ja) 超音波リニアアクチュエータ
JPH074071B2 (ja) 超音波モータ