JPH1023769A

JPH1023769A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH1023769A
Application number: JP8186864A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Matsunaga; 和男松永; Akira Kurosawa; 明黒沢; Masaharu Kikuchi; 正晴菊地; Takao Kusuda; 隆男楠田
Original assignee: Ceratec Co Ltd
Current assignee: Ceratec Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】回転板の外周辺に定在波曲げ振動している矩
形板の一部を加圧接触させることにより、非常に低速で
高トルクのダイレクト回転駆動を得る。【解決手段】圧電体６を一面に張り付け、他面に突起
９を有し、圧電体６に印加した高周波電圧で定在波曲げ
振動している矩形板５を、加圧手段１１により中心に回
転軸４を有する回転板１の外周辺に張り付けた薄層１５
に押し付け、突起９を加圧接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波の機械的振
動を回転駆動力として取り出す超音波モータに関するも
ので、非常に低速で高トルクを必要とし、しかも静かに
動かす装置に適用する。

【０００２】

【従来の技術】従来電子レンジや装飾展示台に用いられ
ているような回転テーブルは、駆動源として電磁モータ
を用い、ベルトやギヤでもって減速伝達して間接的に動
かしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電磁モータは
一般に１０００ｒｐｍ以上の定格回転速度を有してお
り、上記回転テーブルに適する約２０ｒｐｍで用いるに
は大きな減速を必要とする。よって、ベルトやギヤのよ
うな減速機構の採用によるコスト増を招いていた。ま
た、減速機構による騒音発生もあった。さらに、電子レ
ンジのようなマイクロ電磁波が充満している箇所では、
間接駆動でないと電磁モータは使用できない不便さがあ
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、大回転半径の
取れる回転板のなるべく外周辺に定在波曲げ振動をして
いる矩形板の振動の一部を接触させて摩擦力を発生さ
せ、それによって回転板をダイレクトに回転させようと
している。この方式により、従来用いていた減速機構を
省くことができる。また摩擦駆動であるため、マイクロ
波などの強電磁界内でも相互に影響を与えない。

【０００５】

【発明の実施形態】本発明の超音波モータでは、中心に
ベアリングなどを挿入して回転軸を設けた回転板のなる
べく外周付近で、印加された高周波電圧で裏面に張り合
わせた圧電体によって曲げ振動が励起されている矩形板
の下駄歯形状突起を加圧手段でもって回転板に押しつ
け、摩擦によって突起の先端の動きを回転板に伝える。

【０００６】上記曲げ振動している矩形板の突起を接触
させる形態として、回転板の少なくとも１面が回転面に
平行な平面であって、この平面に突起を接触させる方法
がある。この場合、矩形板が扇形に湾曲した形状にし、
下駄歯形状の突起も回転板の回転軸の方向に形成する方
が効果的である。さらに、回転板を加圧手段で矩形板の
方向に押して、突起を加圧接触させる方法もある。

【０００７】また、回転板を円形状、すなわち中心に回
転軸を有する円板にし、その外周面または外周角（か
ど）に曲げ振動している矩形板の突起を加圧接触させる
方法もある。この場合も、突起の突出方向が回転板の回
転軸の方向に形成する方が効果的である。

【０００８】また、矩形板の突起を２箇所に設けたと
き、突起と突起の間に回転支持軸を設け、二つの突起が
シーソーのように回転支持軸を中心に前後移動可能に
し、その回転支持軸を加圧手段で回転板の方向に押して
突起を回転板に加圧接触させる。

【０００９】また、矩形板の突起と加圧接触する回転板
の接触面に耐摩耗性の合成樹脂を張り合わせたり、コー
ティングしたりして薄層を形成する。

【００１０】上記のように構成された超音波モータの矩
形板の圧電体に高周波電圧を印加すると、例えば図７の
構成で圧電体１７で定在波曲げ振動が生じている矩形板
１６では、振動の節と腹に位置した下駄歯形状の突起１
８は、その先端で加圧接触した回転板１９の接触面を蹴
り上げて、水平の一方向の駆動力を生じさせる。

【００１１】また、例えば図６の構成で定在波曲げ振動
が生じている矩形板５では、圧電体６の電極７ａまたは
７ｂ部では曲げ振動を励起し、電極８部では矩形板５を
長手方向に伸縮振動させる。すると、二つの振動モード
が重なり合い、矩形板５の表面に設けられた突起９の先
端は円運動を行う。そこで接触した回転板１の接触面に
水平の一方向の駆動力生じさせる。この場合、電極７ａ
または７ｂ部に印加する高周波電圧を切り替えて曲げ振
動と伸縮振動の位相を変えると、突起９の先端の円運動
が逆回転になり、接触した回転板１の接触面には反対方
向の水平の駆動力を生じさせる。

【００１２】このように回転板の接触面で生じた水平方
向の駆動力は、回転軸を中心とした回転力になる。そし
て、接触点が比較的回転軸より半径方向に距離を置いて
いるため、大きい回転トルクが発生し、その回転速度は
非常に遅いものとなる。

【００１３】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１において、金属製の回転板１は中心にボールベアリ
ング２を挿入して合成樹脂製ベース３に取り付けて回転
軸４とする。一方、矩形板５の裏には図６で示したよう
に、圧電体６をエポキシ系接着剤で張り付け、曲げ振動
を生じさせる電極７ａまたは７ｂ部と伸縮振動を生じさ
せる電極８部に区分する。矩形板５の圧電体６が張り付
けられている反対面の２箇所には突起９を設けている。
そして、この場合図２に示すように、矩形板５は回転軸
４と同一中心Ｏとする扇形の一部にし、突起９は下駄歯
形状の直線部を回転軸５の中心Ｏを通る線上に形成す
る。矩形板５は回転板１の外周付近に位置し、支持金具
１０によって支えられ、ベース３に取り付けられた加圧
手段１１によって回転板１に押しつけて、突起９の先端
が回転板１の下部の回転面で接触している。加圧手段１
１は、図３に示すように、シーソーバー１２の一端がベ
ース３の取付具１３で支持し、他端はバネ１４によって
回転板１の方向に押し上げている。また、矩形板５の突
起９が回転板１に接触する接触面には、耐摩耗性合成樹
脂のフィルムを張り付け、薄層１５を形成している。

【００１４】図４に示される実施例では、矩形板１６の
裏に図６で示したように、曲げ振動を励起させる圧電体
１７を張り付け、その対面の定在波曲げ振動の節と腹の
中間点に当たる箇所に突起１８を設ける。一方、円形の
回転板１９の中心にボールベアリング２０を挿入し、ベ
ース２１に取り付けて回転軸２２とする。回転板１９の
外周には耐摩耗性の合成樹脂をコーティングして薄層２
３を形成し、そこに矩形板１６の突起１８が加圧接触す
るように加圧手段２４で押しつけている。この突起１８
は、図５に示すように、突出方向が回転軸２２の中心Ｏ
に向かうよう形成する。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１６】定在波曲げ振動している矩形板の突起を回
転板の回転半径の大きい所で加圧接触させることによ
り、非常に低速で高トルクが実現できた。

【００１７】そして、扇形の矩形板で、しかも回転軸の
中心に向かう直線状の突起を設けることにより純粋な回
転方向の駆動力を取り出すことが可能となり、非常に効
率が良くなった。

【００１８】また、回転板を円形にすることにより、軸
方向の押し圧を軸受けで支えることにより、安定した回
転と薄型構造が得られた。

【００１９】また、この場合突起の方向を回転軸方向に
向けることにより、突起同士の干渉を妨げることがで
き、非常に効率が良くなった。

【００２０】また、矩形板を回転自由な１点で支持し、
それをシーソーバーで押すことにより回転板の接触面の
凹凸にも柔軟に対応し、常に突起が接触面に加圧接触さ
せておくことができて回転ムラがなくなった。

【００２１】また、回転板の接触面に薄い耐摩耗性の合
成樹脂の層を形成することにより、回転の安定と高寿命
が得られるようになった。

【００２２】また、回転板が摩擦力のみ駆動されるた
め、他に磁力などの影響を与えないし、強力な電磁界の
中でも安定して回転する。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波モータの実施例を示す縦断面図である。

【図２】矩形板の実施例を示す上面図である。

【図３】加圧手段の実施例を示す側面図である。

【図４】超音波モータの実施例を示す縦断面図である。

【図５】矩形板の実施例を示す側面図である。

【図６】曲げ振動をする矩形板の原理図である。

【図７】曲げ振動および伸縮振動をする矩形板の原理図
である。

【符号の説明】

１、１９回転板２、２０ベアリング３、２１ベース４、２２回転軸５、１６矩形板６、１７圧電体９、１８突起１０、支持金具１１、２４加圧手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者楠田隆男東京都あきる野市引田13番地株式会社セラテック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１面に張り合わせた圧電体に
よって曲げ振動を励起させらる矩形板、回転軸を中心と
して回転する回転板、該回転板に前記矩形板の表面に設
けられた突起を加圧接触させる加圧手段とからなり、前
記矩形板で生じた振動を回転板の回転半径における接線
方向の力に変換し、回転板の回転駆動力として出力させ
ることを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】前記回転板が回転面と平行で連続的な平
面を有し、該平面に矩形板の突起を加圧手段を介して加
圧接触させたことを特徴とする請求項１に記載する超音
波モータ。
【請求項３】前記矩形板が回転板の回転軸を中心とす
る扇形の両辺と同心円の円弧で形成された形状であっ
て、突起が回転軸の中心の方向に線状であることを特徴
とする請求項２に記載する超音波モータ。
【請求項４】前記回転板が回転軸を中心とする円形外
周または内周を有し、該外周面または内周面に前記矩形
板の突起を加圧接触させたことを特徴とする請求項１に
記載の超音波モータ。
【請求項５】前記矩形板が回転板の接線に平行に置か
れ、かつ矩形板の突起が回転板の回転軸の中心の方向に
突出していることを特徴とする請求項４に記載する超音
波モータ。
【請求項６】前記矩形板が突起を２個有し、該突起と
突起の中間の位置で回転支持軸によって支持し、該回転
支持軸を加圧手段で押すことによって、回転板に矩形板
の突起を加圧接触させることを特徴とする請求項１に記
載の超音波モータ。
【請求項７】前記加圧手段が回転板に取り付けられ、
該回転板を矩形板に押しつけて突起に加圧接触させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項８】前記矩形板の突起の接触する回転板の接
触面に、耐摩耗性の合成樹脂の薄層を形成したことを特
徴とする請求項１に記載の超音波モータ。