JPH1023770A

JPH1023770A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH1023770A
Application number: JP8186865A
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
形板を取付け、固定部に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８を一面に張り付け、他面に突起
１１を有し、圧電体８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７を、中心に回転軸４を有する回
転板１の外周辺に設置する。矩形板７の突起１１を加圧
手段１３でもって固定板５形成した薄層６に加圧接触さ
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、回転半径の大
きく取れる回転板のなるべく外周辺に定在波曲げ振動を
している矩形板を取付け、矩形板の振動の一部を固定板
に加圧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
べく外周付近に、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
を取付け、矩形板の下駄歯形状突起を加圧手段でもって
固定板に押しつけ、固定板との摩擦によって突起の先端
の動きを回転板の駆動力を得る。

【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、固定板の少なくとも１面が回転板の
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、固定板を加圧手段で
回転板の方向に押して、矩形板の突起を接触させる方法
もある。

【０００７】また、固定板を回転板の回転軸を中心とす
る内周または外周有する形状にし、その内周面または外
周面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
転軸を中心とする放射線上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固定板の方向に押して
突起を固定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固定板
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】また、回転板に矩形板の圧電体に高周波電
圧を印加する電子回路を登載し、この電子回路に電力を
供給する回転接点（スリップリング）を回転板の回転軸
に付設する。

【００１１】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６の
構成で定在波曲げ振動が生じている矩形板７では、圧電
体８の電極９ａまたは９ｂ部では曲げ振動を励起し、電
極１０部では矩形板７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７の表面
に設けられた突起１１の先端は円運動を行う。そこで接
触した固定板５の接触面における摩擦により矩形板７に
は水平の一方向の駆動力生じる。この場合、電極９ａま
たは９ｂ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１１の先端の円運動
が逆回転になり、矩形板７には反対方向の水平の駆動力
を生じる。

【００１２】このように矩形板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。ベース３の外側には回転板１の回転面に平
行でかつ回転軸を中心とするリング状の固定板５を設け
る。固定板５の表面には耐摩耗性合成樹脂のフィルムを
張り付け、薄層６を形成している。一方、矩形板７の裏
には図５で示したように、圧電体８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９ａまたは９ｂ
部と伸縮振動を生じさせる電極１０部に区分する。矩形
板７の圧電体８が張り付けられている反対面の２箇所に
は突起１１を設けている。そして、この場合図２に示す
ように、矩形板７は回転軸４と同一中心Ｏとする扇形の
一部にし、突起１１は下駄歯形状の直線部を回転軸４の
中心Ｏを通る線上に形成する。矩形板７は回転板１の外
周付近に位置し、回転支持軸１２によって支えられ、回
転板１に取り付けられた加圧手段１３によって固定板５
に押しつけて、突起１１の先端が固定板５の表面の薄層
６で接触している。加圧手段１３は、図３に示すよう
に、シーソーバー１４の一端が回転板１の取付具１５で
支持し、他端はバネ１６によって固定板５の方向に押し
上げている。また、回転板１には矩形板７の圧電体８に
接続する高周波電圧を発生させる電子回路１７を登載
し、回転軸４の外側には１２Ｖの直流電流を供給する回
転接点（スリップリング）１８を取り付ける。

【００１４】図４に示される実施例では、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。矩形板２３は、圧電体２４
を張り付けられた面を内側に、突起２５を外側にして回
転板１９の外周部に取り付ける。一方、固定板２６は回
転軸２２を中心とする内周面を有するリング形状にし、
内周の表面には耐摩耗性の合成樹脂をコーティングして
薄層２７を形成してある。そして、固定板２６に矩形板
２３の突起２５が加圧接触するように加圧手段２８で押
しつけている。突起２５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を回転板の
回転半径の大きい所に取付けて駆動力を得るので、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、リング状固定板の内周または外周を
矩形板の突起との接触面とすることにより、軸方向の押
し圧を軸受けで支えることになり、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を通る
放射線に沿わせることにより、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固定板との接触面
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、固定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、矩形板に曲げ振動を励起させる圧電
体に供給する高周波電圧を発生する電子回路を回転板に
登載することにより、電子回路に供給する電力のみを回
転接点で送ればよい。

【００２３】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上面図である。

【図６】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７、２３矩形板８、２４圧電体１１、２５突起１２回転支持軸１３、２８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、該矩形板を登載
した回転軸を中心として回転する回転板、前記矩形板の
表面に設けられた突起を回転板に平置された固定板に加
圧接触させる加圧手段とからなり、前記矩形板で生じた
振動を固定板との間の摩擦力に変え、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】前記固定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】前記固定板が回転軸を中心とする円形内
周または外周を有し、該内周面または外周面に前記矩形
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】前記矩形板が固定板の円形内周または内
周の接線に平行に置かれ、かつ矩形板の突起が回転板の
回転軸の中心とする放射線に沿って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】前記加圧手段が固定板に取り付けられ、
該固定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固定板の接
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。
【請求項９】前記回転板に登載した高周波電圧を発生
する電子回路、該電子回路に電力を供給する回転接点を
付設した回転軸からなり、前記電子回路より矩形板の圧
電体に高周波電圧を印加することを特徴とする請求項１
に記載の超音波モータ。