JPS60210176A - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
- Publication number
- JPS60210176A JPS60210176A JP59065403A JP6540384A JPS60210176A JP S60210176 A JPS60210176 A JP S60210176A JP 59065403 A JP59065403 A JP 59065403A JP 6540384 A JP6540384 A JP 6540384A JP S60210176 A JPS60210176 A JP S60210176A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating body
- vibration wave
- vibration
- electrostrictive
- wave motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は進行性振動波により駆動する回転型の振動波モ
ータの構造に関する。
ータの構造に関する。
振動波モータは、電歪素子に周波電圧を印加したときに
生ずる振動運動を回転運動又は−次元運動に変換するも
ので、従来の電磁モータに比べて巻線を必要としないた
め、構造が簡単で小型になり、低速回転時にも高トルク
が得られるという利点があり、近年注目されている。
生ずる振動運動を回転運動又は−次元運動に変換するも
ので、従来の電磁モータに比べて巻線を必要としないた
め、構造が簡単で小型になり、低速回転時にも高トルク
が得られるという利点があり、近年注目されている。
第１図、第２図は従来の振動波モータの駆動原理を示す
もので、第１図は上記モータの振動波の発生状態を示し
ている。振動体ｌ（通常は金属）に接着された電歪素子
２ａ、２ｂは、振動体１の片側、適度に離れた所に、空
間的に入／４の位相ずれを満足するように配置されてい
る。
もので、第１図は上記モータの振動波の発生状態を示し
ている。振動体ｌ（通常は金属）に接着された電歪素子
２ａ、２ｂは、振動体１の片側、適度に離れた所に、空
間的に入／４の位相ずれを満足するように配置されてい
る。
振動体ｌを電歪素子２ａ、２ｂの一方の電極とし、電歪
素子２ａには、交流電源３ａからＶ＝ＶＯｓｉｎωｔ、
電歪素子２ｂには９０＠移相器３ｂを通して入／４位相
のずれたＶ＝＝Ｖｏｓｉｎ （ωｔ±π／２）の交流電
圧を印加する前記式中の（＋） （−）が移動体５を動
かす方向によって移相器３ｂで切換えられる。今、（−
）側に切換えてあり、電歪素子２ｂにはＶ＝Ｖｏｓｉｎ
（ωを一π／２）の電圧が印加されているとする。電
歪素子２ａだけが単独で電圧Ｖ＝ＶＯｓｉｎωｔにより
振動した場合は、同図（ａ）に示すような定在波による
振動が起り、電歪素子２ｂだけが単独で電圧Ｖ＝Ｖ６
ｓｉｎ （ωｔ−ｔｃ／ ２）により振動した場合は、
同図（ｂ）に示すような定在波による振動が起る。上記
位相のずれた２つの交流電圧を同時に各々の電歪素子２
ａ、２２ｂに印加すると振動波は進行性になる。（イ）
は時間ｔ＝２ｎ π ／ ω 、 （口 ） はＥ＝π
／２ω＋２ｎπ／ω、（ハ）は ｔ＝π／ω＋２ｎπ／ω、（ニ）は ｔ＝３π／２ω＋２ｎπ／ωの時のもので、振動波の波
面はＸ方向に進行する。
素子２ａには、交流電源３ａからＶ＝ＶＯｓｉｎωｔ、
電歪素子２ｂには９０＠移相器３ｂを通して入／４位相
のずれたＶ＝＝Ｖｏｓｉｎ （ωｔ±π／２）の交流電
圧を印加する前記式中の（＋） （−）が移動体５を動
かす方向によって移相器３ｂで切換えられる。今、（−
）側に切換えてあり、電歪素子２ｂにはＶ＝Ｖｏｓｉｎ
（ωを一π／２）の電圧が印加されているとする。電
歪素子２ａだけが単独で電圧Ｖ＝ＶＯｓｉｎωｔにより
振動した場合は、同図（ａ）に示すような定在波による
振動が起り、電歪素子２ｂだけが単独で電圧Ｖ＝Ｖ６
ｓｉｎ （ωｔ−ｔｃ／ ２）により振動した場合は、
同図（ｂ）に示すような定在波による振動が起る。上記
位相のずれた２つの交流電圧を同時に各々の電歪素子２
ａ、２２ｂに印加すると振動波は進行性になる。（イ）
は時間ｔ＝２ｎ π ／ ω 、 （口 ） はＥ＝π
／２ω＋２ｎπ／ω、（ハ）は ｔ＝π／ω＋２ｎπ／ω、（ニ）は ｔ＝３π／２ω＋２ｎπ／ωの時のもので、振動波の波
面はＸ方向に進行する。
このような進行性の振動波は縦波と横波を伴なっており
、第２図に示すように振動体ｌの質点Ａについて着目す
ると、縦振幅Ｕと横振幅Ｗで反時計方向の回転楕円運動
をしている。振動体ｌの表面には移動体５が加圧接触し
ており振動面の頂点にだけ接触することになるから（実
際には、ある幅をもって面接触している）、頂点におけ
る質点Ａ 、 Ａ ′、 −−−−−一の楕円運動の縦
振幅Ｕの成分に駆動され、移動体５は矢印Ｎ方向に移動
する。
、第２図に示すように振動体ｌの質点Ａについて着目す
ると、縦振幅Ｕと横振幅Ｗで反時計方向の回転楕円運動
をしている。振動体ｌの表面には移動体５が加圧接触し
ており振動面の頂点にだけ接触することになるから（実
際には、ある幅をもって面接触している）、頂点におけ
る質点Ａ 、 Ａ ′、 −−−−−一の楕円運動の縦
振幅Ｕの成分に駆動され、移動体５は矢印Ｎ方向に移動
する。
９０°移相器により＋９０″位相をずらせば振動波は−
Ｘ方向に進行し、移動体５はＮ方向と逆向きに移動する
。
Ｘ方向に進行し、移動体５はＮ方向と逆向きに移動する
。
この振動波モータを使って回転運動を起こさせるような
回転型振動波モータの構造を第３図に示す。第４図はそ
の断面図である。第３図において１１は主に金属よりな
る弾性を有する振動体、１２は振動体１１に接合される
電歪素子、１５は振動体１１に加圧接触する移動体、１
６は回転円板（回転軸）、１７は振動体１１を支持する
吸振体、１８は固定体である。
回転型振動波モータの構造を第３図に示す。第４図はそ
の断面図である。第３図において１１は主に金属よりな
る弾性を有する振動体、１２は振動体１１に接合される
電歪素子、１５は振動体１１に加圧接触する移動体、１
６は回転円板（回転軸）、１７は振動体１１を支持する
吸振体、１８は固定体である。
電歪素子２と同様の構造よりなる電歪素子１２に外部電
源より周波電圧を印加し、振動体１１か共振するような
駆動周波数とする。バネ２ｏによりスラスト軸受９を介
して振動体１１に加圧接触する移動体１５には摩擦力が
作用し、移動体１５に接合されている回転軸１６は回転
する。固定カバー２１はビス２２により固定体１８に固
定され、電歪素子１２と固定体１８の間に吸振体１７を
挿入する事で振動体１１の超音波振動を固定体１８に伝
えないような構造となっている。
源より周波電圧を印加し、振動体１１か共振するような
駆動周波数とする。バネ２ｏによりスラスト軸受９を介
して振動体１１に加圧接触する移動体１５には摩擦力が
作用し、移動体１５に接合されている回転軸１６は回転
する。固定カバー２１はビス２２により固定体１８に固
定され、電歪素子１２と固定体１８の間に吸振体１７を
挿入する事で振動体１１の超音波振動を固定体１８に伝
えないような構造となっている。
しかしながら、この振動波モータを回転させた際には振
動体１１がリング状をなしているため、第２図に示す様
なモードの振動をするだけではなく、振動体１１がリン
グ面に垂直な方向に曲げ振動を生じるとともにリング面
の円周方向のまわりに第５図に示すようなねじりが発生
し、リング面に垂直な曲げ振動とリング面の円周方向の
まわりのねじりがともに発生する。ここで振動波モータ
においてはリング面に垂直な方向に生じる曲げ振動によ
る進行波を利用して移動体１５を駆動°していたためリ
ング面の円周方向のまわりに発生する振動のねじり成分
による進行波を有効に利用していなかったため、円周方
向のまわりに発生する振動のねじり成分のエネルギーが
損失することになった。
動体１１がリング状をなしているため、第２図に示す様
なモードの振動をするだけではなく、振動体１１がリン
グ面に垂直な方向に曲げ振動を生じるとともにリング面
の円周方向のまわりに第５図に示すようなねじりが発生
し、リング面に垂直な曲げ振動とリング面の円周方向の
まわりのねじりがともに発生する。ここで振動波モータ
においてはリング面に垂直な方向に生じる曲げ振動によ
る進行波を利用して移動体１５を駆動°していたためリ
ング面の円周方向のまわりに発生する振動のねじり成分
による進行波を有効に利用していなかったため、円周方
向のまわりに発生する振動のねじり成分のエネルギーが
損失することになった。
したがって振動波モータの効率が低下するという欠点が
あった。
あった。
更には振動体１１のリング面の円周方向のまわりの振動
のねじり成分の振幅は第５図に示すようにリング面の内
径側から外径側にうつるにつれて大きくなるため振動体
１１の表面上に発生する質点の楕円運動は内径側から外
径側に行くに従って大きくなる。その結果移動体１５か
おもにリング面の外径側の部分に接触し、振動体１１の
リング面の内径側の部分には接触しなくなる。
のねじり成分の振幅は第５図に示すようにリング面の内
径側から外径側にうつるにつれて大きくなるため振動体
１１の表面上に発生する質点の楕円運動は内径側から外
径側に行くに従って大きくなる。その結果移動体１５か
おもにリング面の外径側の部分に接触し、振動体１１の
リング面の内径側の部分には接触しなくなる。
すなわち移動体１５と振動体１１の接触面積は実質的に
小さくなり振動体１の進行波が移動体１５に伝わる効率
が低下して充分な出力が得られなくなるという欠点があ
った。
小さくなり振動体１の進行波が移動体１５に伝わる効率
が低下して充分な出力が得られなくなるという欠点があ
った。
本発明は上述の従来の振動波モータの振動のねじり成分
による振動の損失を有効に利用することができ、振動体
と移動体の実質上の接触面積を大きくし、かつ電歪素子
の面積も大きくすることにより高出力・高効率を得るこ
とかできる振動波モータを提供することを目的とするも
のである。
による振動の損失を有効に利用することができ、振動体
と移動体の実質上の接触面積を大きくし、かつ電歪素子
の面積も大きくすることにより高出力・高効率を得るこ
とかできる振動波モータを提供することを目的とするも
のである。
ここで本発明は振動波モータにおける電歪素子の配置を
特徴とするものである。
特徴とするものである。
第６図は本発明の第１の実施例の振動波モータの断面図
である。第６図において３１は振動体、３５は移動体、
３６は回転円板（回転軸）で、その他の第４図と同様な
構成となっている部分については同じ符号を付し説明を
省略する。
である。第６図において３１は振動体、３５は移動体、
３６は回転円板（回転軸）で、その他の第４図と同様な
構成となっている部分については同じ符号を付し説明を
省略する。
第７図（ａ）、（ｂ）は、本発明の駆動原理を説明する
説明図で、（ａ）に示す様に、振動体１１と電歪素子１
２ 、１２″は点線に示す様な断面の運動を行う。その
際、（ｂ）に示す様に、移動体３５を振動体３１の内径
面にあてると、振動体１１の振動の捩り成分を駆動に用
いる事ができる。本実施例では、振動体１１と移動体３
１の接触面はリンク面に垂直ではなく、ある傾きをもた
せ自動調心作用を有するような構造としている。
説明図で、（ａ）に示す様に、振動体１１と電歪素子１
２ 、１２″は点線に示す様な断面の運動を行う。その
際、（ｂ）に示す様に、移動体３５を振動体３１の内径
面にあてると、振動体１１の振動の捩り成分を駆動に用
いる事ができる。本実施例では、振動体１１と移動体３
１の接触面はリンク面に垂直ではなく、ある傾きをもた
せ自動調心作用を有するような構造としている。
第８図は電歪素子１２．１２／の配置を示す平面図で、
（ａ）は従来から用いてきた電歪素子で、０６位相極を
１２ａが、±９０°位相極を１２ｂが示していて、それ
ぞれ入／４離れている。これは、複数個の電歪素子でも
、電歪素子を複数に位相差的に分極処理したものでも良
い。これを振動体３１の両面に接合する。但し、電歪素
子１２と１２″は回転軸方向から見て、同じ位置に、同
じ電歪素子か対応する様に接合しなければならない。
（ａ）は従来から用いてきた電歪素子で、０６位相極を
１２ａが、±９０°位相極を１２ｂが示していて、それ
ぞれ入／４離れている。これは、複数個の電歪素子でも
、電歪素子を複数に位相差的に分極処理したものでも良
い。これを振動体３１の両面に接合する。但し、電歪素
子１２と１２″は回転軸方向から見て、同じ位置に、同
じ電歪素子か対応する様に接合しなければならない。
本実施例中、振動体３１の内径面に移動体３５との接触
面を持って来たが、振動体３１の外径面を移動体３５と
の接触面としても良い。また、電歪素子の配置は、第８
図（ａ）に示す従来から知られているパターンに限らず
、例えば、第８図（ｂ）に示す様に、内側と外側の２列
の電歪素子を入／４位相をずらせて配置したものでも良
い。
面を持って来たが、振動体３１の外径面を移動体３５と
の接触面としても良い。また、電歪素子の配置は、第８
図（ａ）に示す従来から知られているパターンに限らず
、例えば、第８図（ｂ）に示す様に、内側と外側の２列
の電歪素子を入／４位相をずらせて配置したものでも良
い。
但し、対応する電歪素子が回転軸方向から見て、同じ位
置に来る様、電歪素子１２と１２′を接合するのは同じ
である。この場合、電歪素子の全面積は（ａ）より大き
くとれるので加振力は大きくなる。
置に来る様、電歪素子１２と１２′を接合するのは同じ
である。この場合、電歪素子の全面積は（ａ）より大き
くとれるので加振力は大きくなる。
以上、説明した様に、本発明に依れば振動体の内径又は
外径面を、移動体との接触面とし、電歪素子を２枚（２
群）振動体を挟んで接合する事で、２倍の大きな振動体
の捩り振幅を駆動に利用し、更に振動体の厚さに応じて
移動体との接触面積を拡大できるので、高出力が得られ
、ひいては効率アップとなる。また、本実施例に依れば
前記接触面がリング面に対して傾いているので、自動調
心性を有し、回転ムラの少ない安定した出力が得られる
。
外径面を、移動体との接触面とし、電歪素子を２枚（２
群）振動体を挟んで接合する事で、２倍の大きな振動体
の捩り振幅を駆動に利用し、更に振動体の厚さに応じて
移動体との接触面積を拡大できるので、高出力が得られ
、ひいては効率アップとなる。また、本実施例に依れば
前記接触面がリング面に対して傾いているので、自動調
心性を有し、回転ムラの少ない安定した出力が得られる
。
第１図、第２図は振動波モータの駆動原理説明図、第３
図、第４図はそれぞれ従来例の斜視図及び断面図、第５
図は従来例の説明図、第６図は本発明実施例の断面図、
第７図は本発明実施例の説明図、第８図は電歪素子の配
置を示す平面図゛である。 １．１１．３１は振動体、５，１５．３５は移動体、２
、１２ 、１２’は電歪素子、１７は吸振体である。 出願人 キャノン株式会社 （ 第７図 （０） （ｂ） １４ ｉ
図、第４図はそれぞれ従来例の斜視図及び断面図、第５
図は従来例の説明図、第６図は本発明実施例の断面図、
第７図は本発明実施例の説明図、第８図は電歪素子の配
置を示す平面図゛である。 １．１１．３１は振動体、５，１５．３５は移動体、２
、１２ 、１２’は電歪素子、１７は吸振体である。 出願人 キャノン株式会社 （ 第７図 （０） （ｂ） １４ ｉ
Claims (1)
- （１）リング状振動体の平面部に複数の電歪素子の位相
差的に接合し、又は複数に位相差的に分極処理された電
歪素子を接合し、該電歪素子に周波電圧を印加して該振
動体に進行性振動波を発生させ、その進行性振動波によ
り、前記振動体に加圧接触させた移動体を摩擦駆動する
モータにおいて、 前記振動体の内径面又は外径面を、前記移動体との接触
面とし、該電歪素子で前記振動体を挟む様に、接合して
成るモータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065403A JPS60210176A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 振動波モ−タ |
| US07/143,238 US4831305A (en) | 1984-04-02 | 1988-01-07 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065403A JPS60210176A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 振動波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210176A true JPS60210176A (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=13286013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59065403A Pending JPS60210176A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210176A (ja) |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59065403A patent/JPS60210176A/ja active Pending
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