JPH0993965A - 超音波振動子及び該超音波振動子を用いた超音波 モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、構成の簡略化が図れるとともに低
電圧駆動可能な超音波モータを提供する。 【解決手段】 弾性体１の長手方向に沿った壁面の少な
くとも２面以上の接合面に複数の積層型圧電素子からな
る圧電素子３、６を配置するとともに、前記弾性体１の
長手方向と直交する端面に円環状の駆動子８を配置し、
この駆動子８に押圧接触しつつ前記弾性体１により回転
可能にロータ１１を保持し、複数の圧電素子３、６に、
各々位相差を有する交番電圧を印加することにより、縦
振動と捻れ共振振動とを同時に励起して前記駆動子８の
位置に超音波楕円振動を励起させ、この超音波楕円振動
により前記ロータ１１を回転駆動するようにしたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機械変換素子
を駆動源とした超音波振動子及び該超音波振動子を用い
た超音波モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電磁型モータに代わる新しいモー
タとして超音波モータが注目されている。この超音波モ
ータは、従来の電磁型モータに比べ以下のような利点を
有している。

【０００３】（１）ギヤなしで低回転高トルクが得られ
る。 （２）保持力が大きい。 （３）高分解能である。 （４）静粛性にとんでいる。 （５）磁気的ノイズを発生せず、また、ノイズの影響も
受けない。

【０００４】従来の超音波モータとして、本出願人が提
案した特開昭62-203570 号公報記載の超音波モータがあ
る。以下特開昭62-203570 号公報に基づき従来の超音波
モータについて説明する。

【０００５】同公報に開示した従来の超音波モータは、
図２０に示すように、コの字状部材５２の開口部に厚み
すべり圧電素子５１を挟み込むとともに、コの字状部材
５２の結合端外側面の両肩部に一対の厚み縦圧電素子５
３ａ、５３ｂを取り付け超音波振動子を構成するととも
に、前記厚み縦圧電素子５３ａ、５３ｂに対し一側面が
接触可能なように軸５４ａを有する回転子５４を押圧状
態で配置している。

【０００６】次に、前記超音波振動子を用いた超音波モ
ータの動作について説明する。厚みすべり圧電素子５１
にコの字状部材５２の振り子運振動（捻れ振動）の固有
振動数と同一の周波数の交番電圧を印加し捻れ振動を励
起する。

【０００７】同時に前記厚み縦振動子５３ａ、５３ｂに
も上述した場合と同一の周波数の交番電圧を印加し、縦
方向の振動を同時に励起する。これらの捻れ振動と縦振
動を励起すると、回転子５４を一定の方向に回転させる
ことができる。また、捻れ振動と縦振動を逆位相で励起
すると、回転子５４を反対方向に回転させることができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波モータは以下のような問題点が存在する。 （１） 前記超音波振動子として、すべり圧電素子と厚
み縦圧電素子二種類の圧電素子を必要し、構造が複雑化
する。 （２） 前記超音波振動子を用いた超音波モータの場
合、すべり圧電素子５１及び厚み縦圧電素子５３ａ、５
３ｂとしていずれも一枚から二枚の板状の圧電素子を用
いているため、駆動電圧が数百Ｖｐ−ｐと高くなってし
まい低電圧駆動ができない。

【０００９】そこで、本発明は、二種類の圧電素子を必
要とせず構成の簡略化が図れる超音波振動子を提供す
る。また、本発明は、低電圧駆動可能な超音波モータを
提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る超音波振動子は、長手方向に沿った壁面の少なくとも
２面以上に接合面を形成した弾性体と、矩形上に形成さ
れるとともに、その一辺に対し変位方向が一定の斜め角
度を有し、この弾性体の壁面の少なくとも２面以上の接
合面に配置した複数の圧電素子と、前記弾性体の長手方
向と直交する端面に配置した円環状の駆動子とを有し、
前記複数の圧電素子に、各々位相差を有する交番電圧を
印加することにより、縦振動と捻れ共振振動とを同時に
励起して前記駆動子の位置に超音波楕円振動を励起させ
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明に係る超音波モータ
は、長手方向に沿った壁面の少なくとも２面以上に接合
面を形成した弾性体と、矩形上に形成されるとともに、
その一辺に対し変位方向が一定の斜め角度を有し、この
弾性体の壁面の少なくとも２面以上の接合面に配置した
複数の圧電素子と、前記弾性体の長手方向と直交する端
面に配置した円環状の駆動子とにより超音波振動子を構
成するとともに、前記駆動子に押圧接触しつつ前記弾性
体により回転可能に保持されたロータを備え、前記複数
の圧電素子に、各々位相差を有する交番電圧を印加する
ことにより、縦振動と捻れ共振振動とを同時に励起して
前記駆動子の位置に超音波楕円振動を励起させ、この超
音波楕円振動により前記ロータを回転駆動するようにし
たことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明に係る超音波モータにおける前記複数の圧電素子は、
各々位置を段階的にずらして全体として対角線状の配置
を呈するとともに、交互に裏面側、表面側に端部が露出
する配置の内部電極を備えた多数の圧電素子単体の積層
構造からなる積層型圧電素子を用いることを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明に係る超音波モータにおける前記複数の圧電素子は、
交互に裏面側、表面側に端部が露出する配置の内部電極
を備えた多数の圧電素子単体の積層構造からなり、圧電
素子単体の積層方向に対して所定の角度で切り出した積
層型圧電素子を用いることを特徴とするものである。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明に係る超音波モータにおける前記複数の圧電素子は、
各層における列設配置の多数の内部電極の各端部が交互
に裏面側、表面側に露出するとともに、列設配置の多数
の内部電極を各層交互に位置ずれさせた多数の圧電素子
単体の積層構造からなる積層型圧電素子を用いることを
特徴とするものである。

【００１５】請求項１記載の発明に係る超音波振動子に
おいて、前記弾性体の長手方向に沿った壁面の少なくと
も２面以上に接合面に配置した矩形上に形成され、その
一辺に対し変位方向が一定の斜め角度を有する複数の圧
電素子に、各々位相差を有する交番電圧を印加すること
により、縦振動と捻れ共振振動とを同時に励起させ、こ
れにより、前記弾性体の長手方向と直交する端面に配置
した円環状の駆動子の位置に超音波楕円振動を励起させ
ることができる。

【００１６】この結果、従来例の如き厚みすべり圧電振
動子と厚み縦圧電振動子のような２種類の圧電素子を用
いる必要がなく、１種類の圧電素子を用いた構成の簡略
な超音波振動子を提供することができる。

【００１７】請求項２記載の発明に係る超音波モータに
おいて、前記弾性体の長手方向に沿った壁面の少なくと
も２面以上に接合面に配置した矩形上に形成され、その
一辺に対し変位方向が一定の斜め角度を有する複数の圧
電素子に、各々位相差を有する交番電圧を印加すること
により、縦振動と捻れ共振振動とを同時に励起させ、こ
れにより、前記弾性体の長手方向と直交する端面に配置
した円環状の駆動子の位置に超音波楕円振動を励起させ
る。これにより、前記駆動子に押圧接触しつつ前記弾性
体により回転可能に保持した前記ロータをを回転駆動す
ることができる。

【００１８】このような請求項２記載の発明によれば、
１種類の圧電素子を用いた構成の簡略な超音波振動子を
駆動源とする超音波モータを提供することができる。

【００１９】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明に係る超音波モータにおける前記複数の圧電素
子は、各々位置を段階的にずらして全体として対角線状
の配置を呈するとともに、交互に裏面側、表面側に端部
が露出する配置の内部電極を備えた多数の圧電素子単体
の積層構造からなる積層型圧電素子を用いて構成されて
いるものであるから、従来例のような厚みすべり圧電振
動子と厚み縦圧電振動子のような２種類の板状の圧電素
子を用いる場合に比べ、圧電素子の振動出力が大きくな
り、逆に同一の回転駆動力を得る場合の駆動電圧を低減
できる。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、請求項２記
載の発明に係る超音波モータにおける前記複数の圧電素
子は、交互に裏面側、表面側に端部が露出する配置の内
部電極を備えた多数の圧電素子単体の積層構造からな
り、圧電素子単体の積層方向に対して所定の角度で切り
出した積層型圧電素子を用いるものであるから、この積
層型圧電素子の変形の活性力が請求項３記載の発明の場
合より大きくなり、より高いトルクを得ることができ
る。

【００２１】請求項５記載の発明によれば、請求項２記
載の発明に係る超音波モータにおける前記複数の圧電素
子は、各層における列設配置の多数の内部電極の各端部
が交互に裏面側、表面側に露出するとともに、列設配置
の多数の内部電極を各層交互に位置ずれさせた多数の圧
電素子単体の積層構造からなる積層型圧電素子を用いる
ものであるから、多数の圧電素子単体の列設配置の多数
の内部電極を各層交互に繰り返す２つの電極パターンで
形成でき、また、切り出しにより捨て去る部分もなく、
これにより、圧電素子の簡略化、低価格化を図れ、超音
波モータの価格低減が可能になる。

【００２２】

【実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細に説明
する。

【００２３】［実施の形態１］まず、図１を参照して本
発明の実施の形態１の超音波振動子について説明する。

【００２４】図１に示す超音波振動子は、略円柱状で、
長手方向に沿った壁面の略中央部における少なくとも２
面以上、即ち、４面に長方形状で各々の交差角が直角の
４つ接合面１ａを設けた真鍮製の弾性体１を具備し、前
記各接合面１ａに対して各々圧電素子３乃至６を接着剤
を用いて接合している。

【００２５】また、前記弾性体１の上部円柱部１ｂに対
し、円筒状の保持部材２を前記圧電素子３乃至６の上縁
を圧接する状態で嵌着し、この保持部材２をビス７を用
いて上部円柱部１ｂに固着している。さらに、前記弾性
体１の長手方向と直交する端面１ｃに円環状の駆動子８
を接着固定している。

【００２６】次に、実施の形態１の超音波振動子の製造
工程を図２、図３を参照して説明する。

【００２７】図２に示すように、前記真鍮製の弾性体１
の各接合面１ａに圧電素子３乃至６を接着剤を塗布して
配置し、円筒状の保持部材２により弾性体１の長手方向
に沿ってかつ圧電素子３乃至６の上縁を予圧するように
嵌め込み、この保持部材２をビス７を用いて上部円柱部
１ｂに固着する。この時、保持部材２と弾性体１との結
合を強固にするため、ビス７の他に接着剤を併用するよ
うにしても良い。

【００２８】さらに、前記弾性体１の長手方向と直交す
る端面１ｃに円環状の駆動子８を接着固定して図１に示
す超音波振動子を得る。

【００２９】次に、前記超音波振動子を用いた超音波モ
ータ及びその製造方法について、図４乃至図６を参照し
て説明する。

【００３０】図４に示す超音波モータは、前記超音波振
動子の圧電素子３乃至６のうち、圧電素子３、４の正極
に電力印加用の電線を取り付けてこれらをＢ相とし、圧
電素子５、６の正極に電力印加用の電線を取り付けてこ
れらをＡ相とし、また、圧電素子３乃至６の負極は前記
弾性体１及びこの弾性体１に装着する保持用ビス１０を
介してＧＮＤ極とする。

【００３１】また、前記超音波モータは、前記超音波振
動子の円環状の駆動子８に接する状態で、かつ、弾性体
１により回転可能に支持されたロータ１１を具備してい
る。

【００３２】このロータ１１は、弾性体１に装着するロ
ータ固定用ビス９に取り付けた軸受１２に嵌め着けられ
ている。また、ロータ固定用ビス９の回りに配置したバ
ネ１３を、ロータ固定用ビス９に螺合するナット１４に
より軸受１２側に押さえ付けることで、前記ロータ１１
を円環状の駆動子８の上面に圧接するようにしている。

【００３３】この結果、前記ロータ１１は駆動子８の上
面に圧接しつつ弾性体１により回転可能に支持されるよ
うになっている。

【００３４】次に、前記超音波モータの製造工程につい
て説明する。図５に示すように、前記弾性体１には、そ
の長手方向中心部を貫通する孔１５が穿設してあり、こ
の孔１５の略中央部にはネジ１６を設けている。

【００３５】前記孔１５に対して図５において上側から
ロータ固定用ビス９を挿入してネジ１６に螺合し、ま
た、下側から保持用ビス１０を挿入してネジ１６に螺合
する。この保持用ビス１０は、前記超音波モータ全体を
支持するものである。

【００３６】次に、図６に示すように、弾性体１の上部
円柱部１ｂから上方に突出するロータ固定用ビス９が中
央部に嵌着した軸受１２を貫くようにして、前記ロータ
１１を円環状の駆動子８の上面に配置するとともに、バ
ネ１３をロータ固定用ビス９の回りに嵌め、ナット１４
をロータ固定用ビス９に螺合してねじ込むことで、前記
ロータ１１を前記駆動子８の上面に圧接しつつ弾性体１
により回転可能に支持する。これにより、図４に示す超
音波モータを得ることができる。

【００３７】ここで、前記圧電素子３乃至６の構造につ
いて、図７乃至図９を参照して説明する。

【００３８】図７は前記圧電素子３、４における内部電
極１７の配置を、図８は前記圧電素子５、６における内
部電極１７の配置を各々示すものである。また、図９
は、前記圧電素子３乃至６を構成する多数の圧電素子単
体１８からなる積層型圧電素子の積層構造を示すもので
ある。

【００３９】図９に示すように、各圧電素子３乃至６は
多数の圧電素子単体１８からなる積層型圧電素子から構
成されており、個々の圧電素子単体１８には、その一部
に四角形状の内部電極１７が積層順に従って少しずつ位
置をずらせた状態で、かつ、交互に図７又は図８におい
て紙面の裏面と表面とに各圧電素子１７の端部が露出す
るように形成されている。

【００４０】即ち、前記圧電素子３、４を構成する積層
型圧電素子の場合には、多数の圧電素子単体１８の各内
部電極１７が図７に示すように右上隅から左下隅に至る
対角線状に列設され、また、前記圧電素子５、６を構成
する積層型圧電素子の場合には、多数の圧電素子単体１
８の各内部電極１７が図８に示すように左上隅から右下
隅に至る対角線状に列設されるようになっている。

【００４１】このような構造の各圧電素子３乃至６にお
いて、図７又は図８における紙面の表面側の各内部電極
１７を正極とし、紙面の裏面側の各内部電極１７を負極
として分極する。

【００４２】そして、各圧電素子３乃至６の各内部電極
１７をそれぞれ導電性接着剤等により導通をとり、圧電
素子３、４の正極に電力印加用の電線を取り付けてこれ
らをＢ相とし、圧電素子５、６の正極に電力印加用の電
線を取り付けてこれらをＡ相とする。

【００４３】また、圧電素子３乃至６を各々弾性体１の
各接合面１ａに取り付けたとき、圧電素子３乃至６の負
極に相当する内部電極１７が真鍮製の弾性体１とが導通
することになり、前記弾性体１及びこの弾性体１に挿通
する保持用ビス１０を介してＧＮＤ極を構成できる。

【００４４】次に、上述した超音波振動子を用いた超音
波モータの動作を図１０、図１１をも参照して説明す
る。

【００４５】前記超音波モータの圧電素子３、４に正の
電圧を印加すると、これら圧電素子３、４は各々図１０
に実線で示す対角線方向に振動し、また、負の電圧を印
加すると、これら圧電素子３、４は各々図１０に一点鎖
線で示す対角線方向に振動する。

【００４６】同様に、前記超音波モータの圧電素子５、
６に正の電圧を印加すると、これら圧電素子５、６は各
々図１１に実線で示す対角線方向に振動し、また、負の
電圧を印加すると、これら圧電素子５、６は各々図１１
に一点鎖線で示す対角線方向に振動する。

【００４７】また、前記超音波モータのＡ相とＢ相と
に、同一位相の交流電圧を印加すると、弾性体１に固定
した圧電素子３、４、圧電素子５、６は各々図１０、図
１１で示すような変形振動を繰り返しながら同相で振動
する。この結果、前記弾性体１は、縦振動又は屈曲振動
を行うことになる。

【００４８】そして、前記Ａ相とＢ相とに印加する交流
電圧の周波数を、弾性体１の縦振動の共振周波数と一致
させ、屈曲振動の共振周波数と不一致とすると、縦振動
のみを発生させることができる。

【００４９】次に、前記超音波モータのＡ相とＢ相とに
印加する交流電圧の位相を１８０度異ならせると、圧電
素子３、４、圧電素子５、６は各々図１０、図１１で示
すような変形振動を繰り返しながら逆相で振動する。こ
の結果、前記弾性体１は、捻れ振動を行うことになる。

【００５０】そして、前記Ａ相とＢ相とに印加する交流
電圧の周波数を、捻れ振動の共振周波数と一致させるこ
とにより、前記弾性体１に捻れ共振振動を発生させるこ
とができる。

【００５１】以上の考察から、前記弾性体１の形状を調
節して縦１次共振振動と捻れ１次共振振動とを一致さ
せ、前記Ａ相とＢ相とに互いに９０度位相が異なる交流
電圧を印加することにより、縦１次共振振動と捻れ１次
共振振動とが同時に発生し、この結果、前記弾性体１の
端面に固着した駆動子８の位置に超音波楕円振動が生成
する。

【００５２】この超音波楕円振動の回転方向は、前記Ａ
相に印加する交流電圧に対して、Ｂ相に印加する交流電
圧の位相が＋９０度か又は−９０度かによって互いに逆
方向になる。そして、超音波楕円振動を行う駆動子８に
圧接する前記ロータ１１は、超音波楕円振動の回転方向
に従った回転を行う。

【００５３】上述した実施の形態１の超音波振動子によ
れば、従来例の如き厚みすべり圧電振動子と厚み縦圧電
振動子のような２種類の圧電素子を用いる必要がなく、
１種類の圧電素子３乃至６を用いて構成できるため、構
成の簡略化を図ることができ、コストダウンが可能とな
る。

【００５４】また、実施の形態１の超音波モータによれ
ば、前記超音波振動子を駆動源とする低コストの超音波
モータを提供することができる

【００５５】さらに、実施の形態１の超音波モータによ
れば、圧電素子３乃至６として積層型圧電素子を用いて
いるため、従来例のような厚みすべり圧電振動子と厚み
縦圧電振動子のような２種類の板状の圧電素子を用いる
場合に比べ、各圧電素子３乃至６の振動出力が大きくな
り、逆に同一の回転駆動力を得る場合の駆動電圧を低減
できる。

【００５６】さらに、各圧電素子３乃至６は、それぞれ
予圧を加えた状態で弾性体１に取り付けているので、各
圧電素子３乃至６の内部での破壊が無くなり、その寿命
を大幅に延ばすことができる。

【００５７】尚、実施の形態１においては、４つの圧電
素子３乃至６を弾性体１に取り付ける構造であるが、例
えば、圧電素子３と圧電素子５とを弾性体１に対抗配置
に取り付け構造としても実施の形態１の場合と同様な縦
振動と捻れ振動を発生させてロータ１１を回転させるこ
とが可能である。

【００５８】［実施の形態２］次に、図１２乃至図１５
を参照して本発明の実施の形態２について説明する。

【００５９】実施の形態２においては、実施の形態１の
場合と同様な構造の超音波振動子及び超音波モータを採
用するものであるが、実施の形態１の場合の圧電素子３
乃至６に替えて、図１２、図１３に示す圧電素子２３、
２４及び圧電素子２５、２６を用いることが特徴であ
る。

【００６０】圧電素子２３、２４及び圧電素子２５、２
６は、それぞれ多数の圧電素子単体２８の積層構造から
なる積層型圧電素子を用いるものである。即ち、図１４
に示すように、交互に図１２、図１３で見て紙面の裏面
側、表面側に端部が露出する配置の内部電極２７を形成
した多数の圧電素子単体３０を積層し、さらに、裏面側
を負極、表面側を正極として分極する。そして、多数の
圧電素子板３０の積層体に対し、図１５に示すように、
この圧電素子単体３０の積層方向に対して対称配置とな
る２種類の所定の角度を持たせて切り出し、圧電素子２
３、２４及び圧電素子２５、２６とするものである。

【００６１】さらに、圧電素子２３、２４及び圧電素子
２５、２６のそれぞれの端面には絶縁用セラミックス板
３１を接着し、端面に内部電極２７が露出しないように
している。

【００６２】このような圧電素子２３、２４及び圧電素
子２５、２６を用いた超音波振動子及び超音波モータの
場合においても、圧電素子２３、２４及び圧電素子２
５、２６はそれぞれ前記圧電素子３、４及び圧電素子
５、６の場合と同様に交流電圧の印加により図１０、図
１１に示す場合と同様に変形振動する。この結果、縦１
次共振振動と捻れ１次共振振動とが同時に発生し、前記
弾性体１の端面に固着した駆動子８の位置に超音波楕円
振動が生成し、ロータ１１を回転駆動することができ
る。

【００６３】また、実施の形態２の超音波振動子及び超
音波モータの場合、内部電極２７を有する各圧電素子単
体３０の積層構造の変形の活性力が実施の形態１の場合
よりも大きくなり、より高いトルクを得ることができ
る。

【００６４】［実施の形態３］次に、図１６乃至図１９
を参照して本発明の実施の形態３について説明する。

【００６５】実施の形態３においては、実施の形態１の
場合と同様な構造の超音波振動子及び超音波モータを採
用するものであるが、実施の形態１の場合の圧電素子３
乃至６に替えて、図１６、図１７に示す圧電素子４３、
４４及び圧電素子４５、４６を用いることが特徴であ
る。

【００６６】前記圧電素子４３、４４及び圧電素子４
５、４６は、それぞれ多数の圧電素子単体２８の積層構
造からなる積層型圧電素子を用いるものである。即ち、
図１８に示すように、実施の形態３における積層型圧電
素子の場合、各層における列設配置の多数の内部電極４
７の各端部が交互に図１６、図１７で見て裏面側、表面
側に露出するとともに、列設配置の多数の内部電極４７
を各層交互に位置ずれさせた多数の圧電素子単体５０の
積層構造を採用している。この場合、１層目、３層目、
…の圧電素子単体５０の電極パターンをそれぞれ同一と
し、２層目、４層目、…の圧電素子単体５０の電極パタ
ーンをそれぞれ同一としている。さらに、裏面側を負
極、表面側を正極として分極している。

【００６７】この結果、前記積層型圧電素子の各層の内
部電極４７は図１９に矢印を付して示すように分極され
ることになる。

【００６８】また、前記圧電素子４３、４４及び圧電素
子４５、４６の各一面には図１６、図１７に示すように
対角線方向に外部電極５１を設けている。

【００６９】このような圧電素子４３、４４及び圧電素
子４５、４６を用いた超音波振動子及び超音波モータの
場合、各内部電極４７に交流電圧を印加すると、部分的
に見ると図１９の矢印を付して示す分極方向に変形す
る。また、各圧電素子４３、４４及び圧電素子４５、４
６全体で見ると、対角線方向に外部電極５１を設けた部
分のみが図１９の矢印を付して示す分極方向に変形し、
その他の部分には変形が生じない。

【００７０】この結果、圧電素子４３、４４は図１０に
示す場合と同様に略対角線方向に変形し、圧電素子４
５、４６は図１１に示す場合と同様に略対角線方向に変
形することになる。このような圧電素子４３、４４及び
圧電素子４５、４６の変形を利用して、縦１次共振振動
と捻れ１次共振振動とが同時に発生し、前記弾性体１の
端面に固着した駆動子８の位置に超音波楕円振動が生成
し、ロータ１１を回転駆動することができる。

【００７１】このような圧電素子４３、４４及び圧電素
子４５、４６を用いた超音波振動子及び超音波モータの
場合、実施の形態１の場合と同様な効果を発揮させるこ
とができる。

【００７２】また、多数の圧電素子単体５０の列設配置
の多数の内部電極４７を各層交互に繰り返す２つの電極
パターンで形成でき、また、切り出しにより捨て去る部
分もなく、これにより、圧電素子４３乃至４６の簡略
化、低価格化を図れ、超音波モータの価格低減が可能に
なる。

【００７３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来例の
如き厚みすべり圧電振動子と厚み縦圧電振動子のような
２種類の圧電素子を用いる必要がなく、１種類の圧電素
子を用いた構成の簡略な超音波振動子を提供することが
できる。

【００７４】請求項２記載の発明によれば、１種類の圧
電素子を用いた構成が簡略で低価格化を実現できる超音
波振動子を駆動源とする超音波モータを提供することが
できる。

【００７５】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様な効果を奏するとともに、圧電素子の駆
動電圧を低減できる超音波モータを提供することができ
る。

【００７６】請求項４記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様な効果を奏するとともに、より高いトル
クを得ることができる超音波モータを提供することがで
きる。

【００７７】請求項５記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様な効果を奏するとともに、圧電素子の簡
略化、低価格化を図れ、価格低減が可能な超音波モータ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の形態１の超音波振動子を示す
斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態１の超音波振動子の製造工
程を示す分解斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態１の超音波振動子の製造工
程を示す分解斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態１の超音波モータを示す斜
視図である。

【図５】本発明の実施の形態１の超音波モータの製造工
程を示す端面図である。

【図６】本発明の実施の形態１の超音波モータ製造工程
を示す斜視図である。

【図７】本発明の実施の形態１における圧電素子の内部
電極の配置を示す説明図である。

【図８】本発明の実施の形態１における圧電素子の内部
電極の配置を示す説明図である。

【図９】本発明の実施の形態１における圧電素子の積層
構造を示す斜視図である。

【図１０】本発明の実施の形態１における圧電素子の変
形状態を示す説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態１における圧電素子の変
形状態を示す説明図である。

【図１２】本発明の実施の形態２における圧電素子の積
層構造を示す側面図である。

【図１３】本発明の実施の形態２における圧電素子の積
層構造を示す側面図である。

【図１４】本発明の実施の形態２における圧電素子の積
層構造を示す説明図である。

【図１５】本発明の実施の形態２における圧電素子の切
り出し状態を示す説明図である。

【図１６】本発明の実施の形態３における圧電素子の平
面図である。

【図１７】本発明の実施の形態３における圧電素子の平
面図である。

【図１８】本発明の実施の形態３における圧電素子の積
層構造を示す説明図である。

【図１９】本発明の実施の形態３における圧電素子の分
極状態を示す説明図である。

【図２０】従来の超音波振動子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 弾性体 １ａ 接合面 １ｂ 上部円柱部 ２ 保持部材 ３ 圧電素子 ４ 圧電素子 ５ 圧電素子 ６ 圧電素子 ７ ビス ８ 駆動子 ９ ロータ固定用ビス １０ 保持用ビス １１ ロータ １２ 軸受 １３ バネ １４ ナット １７ 内部電極 １８ 圧電素子単体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂井 一裕 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に沿った壁面の少なくとも２面
   以上に接合面を形成した弾性体と、 矩形上に形成されるとともに、その一辺に対し変位方向
   が一定の斜め角度を有し、この弾性体の壁面の少なくと
   も２面以上の接合面に配置した複数の圧電素子と、 前記弾性体の長手方向と直交する端面に配置した円環状
   の駆動子とを有し、 前記複数の圧電素子に、各々位相差を有する交番電圧を
   印加することにより、縦振動と捻れ共振振動とを同時に
   励起して前記駆動子の位置に超音波楕円振動を励起させ
   るようにしたこと、 を特徴とする超音波振動子。
2. 【請求項２】 長手方向に沿った壁面の少なくとも２面
   以上に接合面を形成した弾性体と、 矩形上に形成されるとともに、その一辺に対し変位方向
   が一定の斜め角度を有し、この弾性体の壁面の少なくと
   も２面以上の接合面に配置した複数の圧電素子と、 前記弾性体の長手方向と直交する端面に配置した円環状
   の駆動子と、 により超音波振動子を構成するとともに、 前記駆動子に押圧接触しつつ前記弾性体により回転可能
   に保持されたロータを備え、 前記複数の圧電素子に、各々位相差を有する交番電圧を
   印加することにより、縦振動と捻れ共振振動とを同時に
   励起して前記駆動子の位置に超音波楕円振動を励起さ
   せ、この超音波楕円振動により前記ロータを回転駆動す
   るようにしたこと、 を特徴とする超音波モータ。
3. 【請求項３】 前記複数の圧電素子は、各々位置を段階
   的にずらして全体として対角線状の配置を呈するととも
   に、交互に裏面側、表面側に端部が露出する配置の内部
   電極を備えた多数の圧電素子単体の積層構造からなる積
   層型圧電素子を用いることを特徴とする請求項２記載の
   超音波モータ。
4. 【請求項４】 前記複数の圧電素子は、交互に裏面側、
   表面側に端部が露出する配置の内部電極を備えた多数の
   圧電素子単体の積層構造からなり、圧電素子単体の積層
   方向に対して所定の角度で切り出した積層型圧電素子を
   用いることを特徴とする請求項２記載の超音波モータ。
5. 【請求項５】 前記複数の圧電素子は、各層における列
   設配置の多数の内部電極の各端部が交互に裏面側、表面
   側に露出するとともに、列設配置の多数の内部電極を各
   層交互に位置ずれさせた多数の圧電素子単体の積層構造
   からなる積層型圧電素子を用いることを特徴とする請求
   項２記載の超音波モータ。