JPH099654A

JPH099654A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH099654A
Application number: JP7179675A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Takahata; 大介高畠; Kazuo Matsui; 一雄松井
Original assignee: Fukoku Co Ltd
Current assignee: Fukoku Co Ltd
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ステータの摺動材とロータの摺動材との組み
合わせを最適なものにして、加圧接触する面が長時間に
わたって耐摩耗性が得られるようにするものである。【構成】超音波モータのステータ５のステータ側摺動
材６として、くし歯上に高分子複合材料または緻密なセ
ラミックスの薄板を固着し、上記ロータ１０をアルミニ
ウムあるいはアルミ合金で作成した場合、そのロータ側
摺動材６として、銅、銅合金、ステンレス、緻密なセラ
ミックス、または高分子複合材料の薄板を固着するもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの改良に
関し、ステータやロータの材質にかかわらず、各々に薄
板状の摺動材を固着することによって、特にステータ側
摺動材とロータ側摺動材とを最適な組み合わせにした超
音波モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波モータにおけるステータお
よびロータは、それぞれ加工性や要求性能、要求特性に
より、使用する材料が限定される。そこで、ステータと
しては銅合金やステンレスが使用され、ロータとしては
加工性がよいアルミニウムあるいはアルミ合金が使用さ
れている。しかし、それらの材料が摺動面で良好な性能
を発揮するとは限らないため、ステータとロータの一方
の摺動面側に、摺動材として異種の材料の薄板を固着し
たり、あるいは、アルマイト処理などの化学処理を施し
ている。例えば、摺動材としては、熱可塑性樹脂、炭素
繊維強化複合樹脂、熱硬化性樹脂、フッ素樹脂等の高分
子材料や高分子複合材料が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波モータは、特に、（Ａ）そのロータがアルミニウ
ムあるいはアルミ合金では、一定時間の耐摩耗性が得ら
れるが、さらに長時間、耐摩耗性を必要とする場合に
は、使用できない。また、（Ｂ）アルマイト処理などの
化学処理では、量産時、その品質を一定に維持すること
ができない。（Ｃ）ステータとロータの摺動材との組み
合わせによっては、ステータの材質と摺動材の組み合わ
せで一方が過度に摩耗したり、ステータ面が酸化してモ
ータ性能を劣化させるため、ステータ材料として加工性
のみならず耐摩耗性や耐腐食性も要求されるため比較的
高価な金属材料を使用せざるをえないなどという問題性
があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波モー
タは、周辺部上側に複数個のくし歯を形成したステータ
と、リング状の圧電体とこの圧電体の一方の面に形成し
た個別電極とこの圧電体の他方の面に形成した共通電極
とから構成し、上記ステータの周辺部下側に接着固定
し、進行性の振動波を発生する進行波発生手段と、上記
ステータの周辺部上側に圧接し、このステータの周辺部
上側に増幅されて生ずる進行波によって回転するロータ
と、このロータの駆動回転を外部に取り出すための出力
手段とを備えた超音波モータにおいて、上記ステータの
摺動材として、くし歯の上に高分子複合材料または緻密
なセラミックスの薄板を固着し、上記ロータをアルミニ
ウム、アルミ合金、銅、または銅合金で作成し、このロ
ータをアルミニウムあるいはアルミ合金で作成した場
合、ロータの摺動材として、銅、銅合金、ステンレス、
緻密なセラミックス、または高分子複合材料の薄板を固
着し、このロータを銅、または銅合金で作成した場合、
ロータの摺動材として、ステンレス、緻密なセラミック
ス、または高分子複合材料の薄板を固着するものであ
る。

【０００５】

【作用】本発明は、ステータやロータの材質にかかわら
ず、各々に異質の薄板状の摺動材を固着することによっ
て、ステータの摺動材とロータの摺動材との組み合わせ
を最適なものにして、加圧接触する面が長時間にわたっ
て耐摩耗性が得られるものである。さらに、ステータや
ロータの材質の選択巾が広くなり、安価な材質を使用す
ることができる。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明に係る超音波モータの一実施
例を示す概略断面図である。図において、１は出力回転
軸であり、この出力回転軸１は、スパイラル状の歯が切
られたスパイラル歯部１Ａ、フランジ部１Ｂ、シャフト
部１Ｃ、インボリュートスプライン１Ｄが切られたスプ
ライン部１Ｅ、およびねじ部１Ｆを備えている。２はベ
アリングであり、このベアリング２は、出力回転軸１の
シャフト部１Ｃに嵌入される。３はベース部材であり、
このベース部材３は、透穴３Ａおよびねじ穴３Ｂを備
え、この透穴３Ａにベアリング２が嵌入される。

【０００７】４はスペーサであり、このスペーサ４は透
穴を備え、この透穴に出力回転軸１のスプライン部１Ｅ
を嵌入し、スペーサ４がベアリング２の上面にセットさ
れる。５は弾性体で構成された円盤状のステータであ
り、このステータ５はスペーサ用穴５Ａおよび取付け穴
５Ｂが設けられており、その周辺部上面側には複数の溝
（図示せず）が切られて、複数個のくし歯が形成されて
いる。６は、ステータ側摺動材であり、このステータ側
摺動材６はステータ５のくし歯（図示せず）上に固着す
る。なお、このステータ側摺動材６は、例えば高分子複
合材料または緻密なセラミックスの薄板で構成され、溝
部で切断されている。

【０００８】７はねじであり、このねじ７はステータ５
の取付け穴５Ｂを通してベース部材３のねじ穴３Ｂにね
じ込まれて、ベース部材３にステータ５を取り付ける。
８は進行波発生手段であり、この進行波発生手段８はス
テータ５の周辺部下面側に接着固定されており、リング
状の圧電体（図示せず）と、この圧電体（図示せず）の
一方の面に形成した個別電極（図示せず）と、この圧電
体（図示せず）の他方の面に形成したＣ字形のＳＩＮ電
極（図示せず）およびＣ字形のＣＯＳ電極（図示せず）
とを備え、進行波を発生する。

【０００９】９は回転軸用スペーサであり、この回転軸
用スペーサ９は中心穴およびフランジ部９Ａを備えてい
る。この中心穴の周面には図２に示すようにインボリュ
ートスプライン９Ｂが切られており、同様に、外周面に
も図２に示すようにインボリュートスプライン９Ｃが切
られている。そして、この回転用スペーサ９の中心穴に
出力回転軸１を嵌入すると、この回転軸用スペーサ９の
中心穴の周面に切られたインボリュートスプライン９Ｂ
が出力回転軸１のスプライン部１Ｅに切られたインボリ
ュートスプライン１Ｄに嵌まり込む。

【００１０】１０はロータであり、このロータ１０は円
盤状に形成されており、その中心穴の周面にはインボリ
ュートスプラインが切られており、その周縁部１０Ｂの
下面側には凸部が形成されて、上記ステータ５のくし歯
（図示せず）に圧接される。このロータ１０のインボリ
ュートスプライン１０Ｃは回転用スペーサ９の外周面に
切られているインボリュートスプラインに嵌まり込む。
そして、このロータ１０は、例えばアルミニウム、アル
ミ合金、銅または銅合金で作成する。

【００１１】１１はリング状のロータ側摺動材であり、
このロータ側摺動材１１はロータ１０の周縁部１０Ｂの
下面側に形成された凸部に固着する。なお、このロータ
側摺動材１１は、例えば上記ロータ９をアルミニウムあ
るいはアルミ合金で作成した場合、銅、銅合金、ステン
レス、緻密なセラミックス、または高分子複合材料の薄
板で作成し、例えば上記ロータ１０を銅または銅合金で
作成した場合、ステンレス、緻密なセラミックスまたは
高分子複合材料の薄板で作成する。１２はリング状の摩
擦シートであり、この摩擦シート１２は、ロータ１０の
上面に接着されている。１３は皿ばねであり、この皿ば
ね１３は中心穴を備え、この中心穴に回転軸用スペーサ
９のフランジ部９Ｂの突部が係合する。１４はねじであ
り、このねじ１４は出力回転軸１のねじ部１Ｆにねじ込
まれる。

【００１２】次に、上記構成の超音波モータの組立およ
び回転動作について簡単に説明する。まず、ベース部材
３の透穴３Ａに出力回転軸１を通す。そして、この出力
回転軸１にベアリング２、スペーサ４およびステータ５
を挿入し、ねじ７をステータ５の取付け穴５Ｂからベー
ス部材３のねじ穴３Ｂにねじ込み、ステータ５をベース
部材３に一体の固定をする。そして、出力回転軸１に、
ロータ１０、皿ばね１３を挿入したのち、回転軸用スペ
ーサ９で挿入し、この出力回転軸４のねじ部４Ａにねじ
１４をねじ込む。

【００１３】このため、ロータ１０は皿ばね１３により
押圧されて、ロータ１０の周辺部１０Ｂはステータ５の
周辺部に形成された複数のくし歯（図示せず）に圧接さ
れる。そこで、進行波発生手段７に駆動信号を加える
と、この進行波発生手段７は進行性の振動をするため、
この進行波発生手段７が接着固定されているステータ５
のくし歯（図示せず）は増幅された進行波で振動をす
る。この進行波により、ロータ１０が回転動作する。こ
のロータ１０の回転動作は、出力回転軸１に回転伝達さ
れ、出力回転軸１を回転することができる。

【００１４】ステータの外径６０ｍｍの超音波モータに
おいて、ステータの材質に例えばりん青銅を用い、ロー
タの材質として例えばアルミニウムを用い、ステータ側
摺動材としてフッ素系複合材料、アルミナ、ステンレ
ス、りん青銅を使用し、ロータ側摺動材としてりん青
銅、ステンレス、アルミナ、炭素複合材料、フッ素系複
合材料、ジルコニアを使用した場合の超音波モータの寿
命、起動性、トルク−回転特性を図３に示す。定格１０
０ｒｐｍ、３ｋｇｃｍ負荷で連続運転したときの回転数
が８０ｒｐｍになった時までの時間を寿命とし、長い方
から◎○△×とした。起動性は温度６０℃、湿度９０％
の環境に放置した後、室温でモータを起動させたときの
起動性が良いものから◎○△×とした。トルク回転特性
は定格時の特性で高い方から◎○△×とした。図３か
ら、寿命、起動性の両方とも◎、◎および×、×のもの
がなく、どちらかが少し仕様が劣っていることがわか
る。しかし、超音波モータは、使用される用途における
寿命や起動性を満足すれば良いので、寿命、起動性の両
方が優れていなくとも良い。したがって、寿命あるいは
起動性の要求仕様に合わせて、ステータ側摺動材とロー
タ側摺動材の組み合わせを選ぶことができ、安価なステ
ータ、ロータの材料を使用できるのでコストダウンが可
能になる。

【００１５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る超音波モータによれば、ステータの摺動材とロータ
の摺動材との組み合わせが最適なものになるので、必要
とする特性の選択が広がる。また、ステータ、ロータの
材質も振動特性のみを考慮すればよいので選択が広が
り、鉄などの安価な材料も使用でき、安価なモータが供
給できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波モータの一実施例を示す詳細な
断面図である。

【図２】図１の出力回転軸と回転軸用スペーサとの係合
を示す図である。

【図３】ステータ側摺動材とロータ側摺動材との組み合
わせによる超音波モータの特性を示す図である。

【符号の説明】１出力回転軸３ベース部５ステータ６ステータ側摺動材９回転軸用スペーサ１０ロータ１１ロータ側摺動材１３皿ばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周辺部上側に複数個のくし歯を形成した
ステータと、リング状の圧電体とこの圧電体の一方の面
に形成した個別電極とこの圧電体の他方の面に形成した
共通電極とから構成し、上記ステータの周辺部下側に接
着固定し、進行性の振動波を発生する進行波発生手段
と、上記ステータの周辺部上側に圧接し、このステータ
の周辺部上側に増幅されて生ずる進行波によって回転す
るロータと、このロータの駆動回転を外部に取り出すた
めの出力手段とを備えた超音波モータにおいて、上記ステータの摺動材として、くし歯の上に高分子複合
材料または緻密なセラミックスの薄板を固着し、上記ロ
ータをアルミニウム、アルミ合金、銅、または銅合金で
作成し、このロータをアルミニウムあるいはアルミ合金
で作成した場合、ロータの摺動材として、銅、銅合金、
ステンレス、緻密なセラミックス、または高分子複合材
料の薄板を固着し、このロータを銅、または銅合金で作
成した場合、ロータの摺動材として、ステンレス、緻密
なセラミックス、または高分子複合材料の薄板を固着す
ることを特徴とする超音波モータ。