JPS60160384A - 圧電モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は電歪素子の変形を回転軸の回転運動に変換する
圧電モータに関する。

（従来技術） 従来、この種の圧電モータとしては、具体的には図示し
ないが、電歪素子とロータに摩擦を持たせて、このロー
タの回転と電歪素子の直線往復運動を合成して得られる
楕円状の運動の繰り返しにより上記ロータの回転を維持
するようにしたちのが一般に提案されでいる。

ところで、上記圧電モータでは、電歪素子のロータへの
接触圧の変化やこれら電歪素子およびロータの摩耗によ
り、トルク変動や回転数の再現性が劣化し、信頼性が低
いという問題があった。

（発明の目的） 本発明は」二記問題を解消すべくなされたものであって
、その目的は、圧電モータにおいて、電歪素子を周囲に
配置したロータを少なくとも２つの方向に往復動させて
ロータ中心の円孔の内周面をこの円孔に遊嵌する回転軸
に接触させて回転軸を回転駆動することにより、電歪素
子の変形をいったん変換の容易なロータの往復動に変換
した後に回転軸の回転運動に変換し、圧電モータのトル
ク変動を無くすとともに、回転数の再現性を向上させ、
信頼性の向上を図ることである。

（発明の構成） このため、本発明は、ロータの周囲に配置された複数対
の電歪素子の変形で上記ロータが少なくとも２つの方向
に往復駆動され、このロータの中右部を貫通する円孔に
遊嵌する回転軸が１−記ロータの往復動でその円孔の内
周面に接触して上記回転軸が回転駆動されることを特徴
としている。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図において、１はロータ、２ａ＋２１
１、２ｃ、　２ｄは電歪素子としての圧電セラミック、
３は回転軸、４はモータケースである。

四角形状を有する上記ロータ１は、たとえばセラミック
のように、電気絶縁性および剛性を有する材料からなる
ものである。上記ロータ１は、その中心部に回転軸３の
直径よりも充分大トな内径の円孔５を有する一方、この
円孔５を取り囲む西側面には上記圧電セラミック２ａ、
２ｂ、２ｃおよび２ｄの先端部が嵌入する溝６ａ、６ｂ
、６ｃおよび６ｄが形成されている。

上記ロータ１の外周部には相互に９０度の角度間隔をお
いて円柱状の圧電セラミック２ａ、　２ｂ。

２ｃおよび２ｄが配置されている。これら圧電セー３＝ ラミック２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはいずれも先端部
および後端部に夫々電極（図示せず。）を有しており、
これら電極間に印加される電圧にほり比例してその軸方
向に伸縮する。

上記圧電セラミック２ａ、　２＋］、　２Ｃおよび２ｄ
はその各後端部が横断面形状が円形のモータケース４の
内壁面に９０度の角度間隔をおいて設けられた固定台座
７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄに夫々固定され、その各先
端部はロータ１の各溝６ａ、　６１３゜６ｃおよび６ｄ
に夫々垂直に嵌入している。」―記圧電セラミック２ａ
、２ｂ、２ｃおよび２ｄはその」二記各先端部とロータ
１の各溝６ａ、　６１１．６Ｃおよび６ｄの底面との間
にはスペーサ８ａ、　８ｂ、　８ｃおよび８ｄが介装さ
れている。

上記ロータ１の円孔５には、モータケース４の軸受部４
ａおよび４１〕に回転自在に取着された回転軸３が遊嵌
している。この回転軸３は、上記圧電セラミック２ａ、
２ｂ、２ｃおよび２ｄの各先端部と各後端部との間の電
極（図示せず。）に電圧が印加されておらず、上記圧電
セラミック２ａ、　２１＋。

＝４− ２ｃおよび２ｄに伸縮がないときには、上記回転軸３の
軸心がロータ１の円孔５の中心に一致している。

なお、上記ロータ１の円孔５の内周面とこの内周面に対
向する回転軸３の周面ば摩擦係数の大きな材料でライニ
ングするかギヤーを切っておくことが好ましい。

上記のような構成を有する圧電モータにおいて、圧電セ
ラミック２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄの上記電極間には
、第３図に示すような電圧Ｅａ＝Ａｓｉｎωｉ、、　Ｅ
ｂ　＝ＡｃｏｓωＬ＋　Ｅｃ　＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋π）
およびＥｄ　＝Ａｃｏｓ（ωｔ＋π）の電圧が夫々印加
される。

圧電セラミック２ａ、　２１）、　２ｃおよび２ｄの上
記電極間に、このような電圧Ｅａ、Ｅｂ、ＥｃおよびＥ
ｄが印加されると、その大きさに比例して上記圧電セラ
ミック２ａ、　２＋３．２ｃおよび２ｄは伸縮し、ロー
タ１は、圧電セラミック２ａ、　２＋］、　２ｃおよび
２ｄの上記電極間に電圧Ｅａ、Ｅｂ、　ＥｃおよびＥｃ
ｌが印加されていない第４図（ａ）に示す状態か呟第３
図の時刻Ｌｌｌ　Ｌ２１　Ｌ３およびｔ４において夫々
第４図（ｌ］）、第４図（Ｃ）、第４図（ｄ）および第
４図（ｅ）に示すように変位し、この変位によってロー
タ１の円孔５の内周面か回転軸３の周面に絶えず接触し
、その間の摩擦もしくはギヤーの噛合により、」−配回
転軸３が回転する。

上記圧電モータでは、圧電セラミック２ａ、　２＋］。

２ｃおよび２ｄの伸縮が単純なロータ１の往復動に変換
され、このロータの動トが回転軸３の回転に変換される
ため、圧電セラミック２ａ、　２＋）、　２ｃおよび２
ｄとａ−夕１との間の摩擦係数の変化等によってトルク
変動が発生したり回転数の再現性が低下するといったこ
ともなくすことがでとる。

上記実施例において、圧電セラミック２ａ、　２）＋。

２ｃおよび２ｄのうも、たとえば第５図に示すように、
圧電セラミック２ａおよび２ｄに夫々対向する圧電セラ
ミック２ｂおよび２ｃとしてコイルバ・ネ１１および１
２を使用するようにしてもよい。

このようにすれば、圧電モータは２相の電圧ＥａとＥｄ
により駆動することがでトる。

また、圧電セラミック２ａ、　２１１．２０および２ｄ
の伸縮量が小さい場合は、第６図に示すよ゛うに、油圧
シリンダ１３内に圧電セラミック２ａ、　２１）。

２ｃおよび２ｄを浸漬しこの油圧シリンダ１３の小径部
１３ａに出没自在に取り付けたピストン１４によってロ
ータ１を駆動することもでトる。

次に、本発明のいま一つの実施例を第７図および第８図
に示す。

第７図および第８図に示す圧電モータは、第１図および
第２図において説明した圧電モータｌこおいて、圧電セ
ラミック２ａ、２＋）、２ｃおよび２ｄに代えで電圧を
印加することによりベンディングか゛発生する圧電バ′
イモルア１５ａ、１５ｂ、ＩＳｃおよびｌ５ｃｌを電歪
素子として使用したもので、重複を避けるために第１図
および第２図に対応する部分には同一の符号を付してそ
の説明は省略する。

上記圧電バイモルフ１５ａ、ＩＳｂ、１５ｃおよび１５
ｄはいずれもその後端部がモータケース４に固定され、
そのベンディングによって先端部がロータ１を、第４図
（、）から第４図（ｅ）を使用して説明したのと全く同
様に往復駆動し、回転軸３を回転させることかできる。

以上の実施例において、ロータ１を四角形から６角形、
８角形、・・・等の多角形として多相の電圧で駆動する
こともでトる。

（発明の効果） 以上、詳述したことからも明らかなように、本発明は、
電歪素子を使用した圧電モータにおいて、電歪素子の変
形を単純なロータの往復動に変換した後このロータの往
復動を回転軸の回転運動に変換するようにしたか呟回転
軸の回転が電歪素子とロータとの間の摩擦等に殆ど影響
されることはなく、トルク変動が少なく、回転数の再現
性の良好な信頼性の高い圧電モータを得ることがでとる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧電モータの一実施例の縦断面図
、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線方向断面図、第３図は
第１図の圧電モータの駆動電圧波形図、第４図（ａ）、
第４図（ｂ）、第４図（Ｃ）、第４図（ｄ）および第４
図（ｅ）は夫々第１図の圧電モータの動作説明図、第５
図は第１図の圧電モータの変形例の説明図、第６図は油
圧を使用する実施例の油圧シリンダ、ピストンおよび圧
電セラミック部分の説明図、第７図は本発明に係るいま
一つの実施例の縦断面図、第８図は第７図の１ｖ−ｉｖ
線方向断面図である。 １　＝−ｏ−夕、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ−圧電セラミ
ック、訃・・回転軸、４・・・モータケ−人、５・・・
円孔、１１．１２・・・コイルバネ、１３・・・油圧シ
リンダ、１４・・・ピストン、１５ａ、　１５ｂ、１５
ｃ、　１５ｄ　・・−圧電バイモルフ。 特許出願人　株式会社村田製作所 代理　人　弁理士前　山　葆　ばか２名８− 第５図 ８ｄ　２ｄ ２ ａ Ｃ Ｃ ５２０ 第７図 １５）０ ２ｏ（２ｂ）（２ｃＸ２ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータの周囲に配置された複数対の電歪素子の変
   形で上記ロータが少なくとも２つの方向に往復駆動され
   、このロータの中心部を貫通する円１０こ遊嵌する回転
   軸が上記ロータの往復動でその円孔の内周面に接触して
   上記回転軸が回転駆動されるようにしたことを特徴とす
   る圧電モータ。