JPS6062883A - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
- Publication number
- JPS6062883A JPS6062883A JP58170954A JP17095483A JPS6062883A JP S6062883 A JPS6062883 A JP S6062883A JP 58170954 A JP58170954 A JP 58170954A JP 17095483 A JP17095483 A JP 17095483A JP S6062883 A JPS6062883 A JP S6062883A
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- Japan
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- electrostrictive element
- vibrating body
- vibration
- vibration wave
- wave motor
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-
- 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振動波モータの振
動体の材料に関するものである。
動体の材料に関するものである。
振動波モータは例えば特開昭５２−２８１９２号公報に
も開示されているように、電歪素子に交流、脈流等の周
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
一次元連動に変換するものである。
も開示されているように、電歪素子に交流、脈流等の周
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
一次元連動に変換するものである。
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
れると共に慣性モーメントが少ないという利点がある。
造が簡単で小型になり、低速回転時にも高トルクが得ら
れると共に慣性モーメントが少ないという利点がある。
そのため、最近注目されている。
上記公報等で知られている振動波モータは振動連動を回
転連動等に変換するにあたり、振動体に生じた定在振動
波で、振動体と接触するロータ等の移動体を一方向に摩
擦駆動するもので、振動の往運動時には振動体と移動体
が摩擦接触し、復運動時には離れるようになっている。
転連動等に変換するにあたり、振動体に生じた定在振動
波で、振動体と接触するロータ等の移動体を一方向に摩
擦駆動するもので、振動の往運動時には振動体と移動体
が摩擦接触し、復運動時には離れるようになっている。
そのため振動体と移動体は微小範囲で接触する構造、即
ち点もしくは線接触に近い構造でなければならず、いき
おい摩擦駆動効率の悲いものとなってしまう。
ち点もしくは線接触に近い構造でなければならず、いき
おい摩擦駆動効率の悲いものとなってしまう。
ＩＩ′ｋｌ！！：この点を改良した振動波モータで、振
！ＦＪＪ体に生ずる進行性振動波によって移動体を摩擦
駆動するものがある。
！ＦＪＪ体に生ずる進行性振動波によって移動体を摩擦
駆動するものがある。
第１図にはその要部の概略図が示しである。
同図で１は電歪素子で１強誘電体のセラミッ夕、例えば
ＰＺＴ （チタン酸ジルコン耐鉛）である。２は振動体
で、黄銅ステンレスなどの金属がらなり、電歪素子ｌを
接６しである。振動体２は・電歪素子１と共に振動吸収
体４を介して、基台９に保持されている。３は回転する
移動体で、軸受け１２でブツシュ１４を介して固定軸１
０に回転ｎｆ能に取り刊けられており、上部はねじにな
っている。固定＠１０には、ブツシュ１４の上端にばね
１６が嵌められ、ナツト１８がワッシャ１７を介してね
じ込まれる。これにより移動体３は振動体２に対し押し
イ・］けられる。
ＰＺＴ （チタン酸ジルコン耐鉛）である。２は振動体
で、黄銅ステンレスなどの金属がらなり、電歪素子ｌを
接６しである。振動体２は・電歪素子１と共に振動吸収
体４を介して、基台９に保持されている。３は回転する
移動体で、軸受け１２でブツシュ１４を介して固定軸１
０に回転ｎｆ能に取り刊けられており、上部はねじにな
っている。固定＠１０には、ブツシュ１４の上端にばね
１６が嵌められ、ナツト１８がワッシャ１７を介してね
じ込まれる。これにより移動体３は振動体２に対し押し
イ・］けられる。
第２図は電歪素子１と振動体２の関係を示す側面図であ
る。電歪素子１は複数個の素子１ａｌ ・１ａ２＊、１
ａ３１１６１１及びＩｂ、＄１ｂ２６１ｂ３ ・・・か
接Ａされておりそのうちの一群の°門［歪素子１ａＩ
Φ１ａ７ 争１ａ３−・串に対し、他の酊の電歪素子１
ｂ１ ・Ｉｂ２・Ｉｂ３・ｌｌ１１は振１肋波の波長入
のシ４波長分だけずれて配置される。
る。電歪素子１は複数個の素子１ａｌ ・１ａ２＊、１
ａ３１１６１１及びＩｂ、＄１ｂ２６１ｂ３ ・・・か
接Ａされておりそのうちの一群の°門［歪素子１ａＩ
Φ１ａ７ 争１ａ３−・串に対し、他の酊の電歪素子１
ｂ１ ・Ｉｂ２・Ｉｂ３・ｌｌ１１は振１肋波の波長入
のシ４波長分だけずれて配置される。
−ネＴ内での各電歪素子１ａＩｅｌａ２ ・ｌａ３・・
帝・は３７ｉ妓長のピッチで、相隣り合うものの分極極
性が逆になるように配置されている。図中の＋・−は極
性を；１°くしている。もう一方の４゛（内での各電歪
素子ｌｂ＋ ・１ｂ、・１ｂ、ｌ・・・も同じく堤波長
のピッチで、相隣り合うものは逆極性である。各電歪素
子１ａｌ ・ｌａ２ ・・・及びｉｂｌ ・Ｉｂ２Φ・
・の下面には電極が蒸着、書込等により形成されている
。゛面歪素子１ａ１ ・ｌａ２・・・の電極と振動体２
の間には交流型ｌ；ｉ２０が接続される。その交流’電
源２０には９０’位相器２１を介して電歪素子ｔｂ、
・１ｂ２・・・に接続される。
帝・は３７ｉ妓長のピッチで、相隣り合うものの分極極
性が逆になるように配置されている。図中の＋・−は極
性を；１°くしている。もう一方の４゛（内での各電歪
素子ｌｂ＋ ・１ｂ、・１ｂ、ｌ・・・も同じく堤波長
のピッチで、相隣り合うものは逆極性である。各電歪素
子１ａｌ ・ｌａ２ ・・・及びｉｂｌ ・Ｉｂ２Φ・
・の下面には電極が蒸着、書込等により形成されている
。゛面歪素子１ａ１ ・ｌａ２・・・の電極と振動体２
の間には交流型ｌ；ｉ２０が接続される。その交流’電
源２０には９０’位相器２１を介して電歪素子ｔｂ、
・１ｂ２・・・に接続される。
なお、これら゛＋１歪素子が並へられた大きさだけの大
きさがある一つの電歪ふ子にして、それを前記のピッチ
に分極処理してもよい。
きさがある一つの電歪ふ子にして、それを前記のピッチ
に分極処理してもよい。
このような構成の振動波モータで一つの群内の電歪素子
ｆａｔ ” ｌａ２５ｌａ３ ” ｌａ４ ” ” ”
には、電源２０からＶｏＳｉｎωＥの交流電圧を印加す
る。もう−プｊの１１の電歪素子１ｂ、 ・１ｂ２４１
ｂ３・１ｂ４ＩＩ・・には、９０°位相器が接続されて
いるため、Ｖ、）ＣｏｓωＬの交流電圧が印加される。
ｆａｔ ” ｌａ２５ｌａ３ ” ｌａ４ ” ” ”
には、電源２０からＶｏＳｉｎωＥの交流電圧を印加す
る。もう−プｊの１１の電歪素子１ｂ、 ・１ｂ２４１
ｂ３・１ｂ４ＩＩ・・には、９０°位相器が接続されて
いるため、Ｖ、）ＣｏｓωＬの交流電圧が印加される。
従って各電歪素子は相隣り合うものとうし分極方向に対
し１８０°位相がずれ、二つの群どうし９０’位相のず
れた交流電圧が印加されて伸縮振動をする。この振動が
伝えられて振動体２は電歪素子ｌの配置ピッ５Ｉこ従っ
て曲げ振動をする。振動体２が一つおきの電歪素子の位
置で出っ張ると、他の一つおきの電歪素子の位置が引っ
込む。一方、前記の如く電歪素子の一群は他の一群に対
し、シ４波長ずれた位置にあり曲げ振動の位相が９０°
ずれているため振動波が合成され進行する。交流′電圧
が印加されている間、次々と振動が励起されて、進行性
曲げ振動波となって振動体２を伝わっ−（ゆく。
し１８０°位相がずれ、二つの群どうし９０’位相のず
れた交流電圧が印加されて伸縮振動をする。この振動が
伝えられて振動体２は電歪素子ｌの配置ピッ５Ｉこ従っ
て曲げ振動をする。振動体２が一つおきの電歪素子の位
置で出っ張ると、他の一つおきの電歪素子の位置が引っ
込む。一方、前記の如く電歪素子の一群は他の一群に対
し、シ４波長ずれた位置にあり曲げ振動の位相が９０°
ずれているため振動波が合成され進行する。交流′電圧
が印加されている間、次々と振動が励起されて、進行性
曲げ振動波となって振動体２を伝わっ−（ゆく。
このときの波の進行状態が第３図（ａ） （ｂ）（ｃ）
（ｄ）に示しである。いま進行性曲げ振動波が矢示Ｘ
方向に進むとする。０は静止状ｆ！Ｉに於ける振動体の
中心面で、振動状態では鎖線６の状態となり、この中立
面６は曲げによる応力が拮抗している。中立面６と直交
する断面７についてみると、これら二面の交ｉ５では応
力がかからず上下振動しているだけである。同１ｌｌｆ
にｌｌｉ ｔｆ＋ｉ ７は交線５を＋、ｌ＋ 、らとし
て左゛右の振り子振動している。同図（ａ） ４こノ１
スす状態では断面７と振動体２の移動体側１の表面との
交線上の点Ｐは左右振動の右死点となっており上方向運
動だけしている。振り子振動６よ交線５カ（波のｉＥ側
では（中心面Ｏの上側にあるとき）左方ｌム１（波の進
行と逆方向）の応力が加わり、波の負（ＩＩ（同じく下
側にあるとき）右方向の応力力く加わる。即ち同図（ａ
）で交線５′と断面７′が曲名のときの状態で点Ｐ′は
応カメが加わり、交ｖｉ５’と断面７″力く後渚のとき
の状態で点〆は応力Ｆ／が加わる。波力−進行し、 （
ｂ）に示すように波の正側に交線５力くくると点Ｐは左
方向の運動をすると同時に」ニブｊｌｉ＋Ｉのｉ１！勅
をする。 （Ｃ）で点Ｐは−に子振動のＬ死ス入で左方
向の運動だけする。 （ｄ）では左方向の運動と下方向
連動をする。さらに波が進行し、右方１ム１と下方向の
運動、右方向と−（−８方向の四ｕＪを糸Ｙて（ａ）の
状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Ｐｔ家回転
楕円辻動をしている。同図（Ｃ）＆と示すように点Ｐが
移動体３と接する線では点Ｐの運動によつて移動体３が
Ｘ′力方向摩擦駆動される。
（ｄ）に示しである。いま進行性曲げ振動波が矢示Ｘ
方向に進むとする。０は静止状ｆ！Ｉに於ける振動体の
中心面で、振動状態では鎖線６の状態となり、この中立
面６は曲げによる応力が拮抗している。中立面６と直交
する断面７についてみると、これら二面の交ｉ５では応
力がかからず上下振動しているだけである。同１ｌｌｆ
にｌｌｉ ｔｆ＋ｉ ７は交線５を＋、ｌ＋ 、らとし
て左゛右の振り子振動している。同図（ａ） ４こノ１
スす状態では断面７と振動体２の移動体側１の表面との
交線上の点Ｐは左右振動の右死点となっており上方向運
動だけしている。振り子振動６よ交線５カ（波のｉＥ側
では（中心面Ｏの上側にあるとき）左方ｌム１（波の進
行と逆方向）の応力が加わり、波の負（ＩＩ（同じく下
側にあるとき）右方向の応力力く加わる。即ち同図（ａ
）で交線５′と断面７′が曲名のときの状態で点Ｐ′は
応カメが加わり、交ｖｉ５’と断面７″力く後渚のとき
の状態で点〆は応力Ｆ／が加わる。波力−進行し、 （
ｂ）に示すように波の正側に交線５力くくると点Ｐは左
方向の運動をすると同時に」ニブｊｌｉ＋Ｉのｉ１！勅
をする。 （Ｃ）で点Ｐは−に子振動のＬ死ス入で左方
向の運動だけする。 （ｄ）では左方向の運動と下方向
連動をする。さらに波が進行し、右方１ム１と下方向の
運動、右方向と−（−８方向の四ｕＪを糸Ｙて（ａ）の
状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Ｐｔ家回転
楕円辻動をしている。同図（Ｃ）＆と示すように点Ｐが
移動体３と接する線では点Ｐの運動によつて移動体３が
Ｘ′力方向摩擦駆動される。
ところで、このような振動波モータで、電歪素子１と振
動体２は接着されているが、電歪素子ｌの振動を確実に
振動体２に伝えるため、強固な接着剤が使用される。強
固な接着をするには、一般に熱硬化性の接着剤が使用さ
れ、高温状態で接着される。電歪素子の材質と振動体の
材質とでは、かなり熱膨張係数が異なる。電歪素子であ
るＰＺＴの熱膨張係数αはｌ ｌ 〜３０ Ｘ ｌ Ｏ
−’ ／ｄｅｇテ、振動体である金属の熱膨張係数（例
えば、銅のα＝ ｌ ６８ Ｘ １０−’ ／ｄｅｇ）
より１稍小さい。そのために、高温接清状ｊムから冷却
してくると、熱膨張係数のより大きい振動体が余分に収
縮して、振動体方向に湾曲してしまう。すると、第４図
に示すように、振動体２と移動体 ３とがうまく接触し
なくなってしまう。従って、移動体３が振動体２によっ
て充分摩擦駆動されないため、駆動効率の悪いものとな
ってしまう。この傾向は、１つの電歪素子を多数に分極
処理したもののほうが熱膨張差の累積が大きいため、よ
り大きくなる。
動体２は接着されているが、電歪素子ｌの振動を確実に
振動体２に伝えるため、強固な接着剤が使用される。強
固な接着をするには、一般に熱硬化性の接着剤が使用さ
れ、高温状態で接着される。電歪素子の材質と振動体の
材質とでは、かなり熱膨張係数が異なる。電歪素子であ
るＰＺＴの熱膨張係数αはｌ ｌ 〜３０ Ｘ ｌ Ｏ
−’ ／ｄｅｇテ、振動体である金属の熱膨張係数（例
えば、銅のα＝ ｌ ６８ Ｘ １０−’ ／ｄｅｇ）
より１稍小さい。そのために、高温接清状ｊムから冷却
してくると、熱膨張係数のより大きい振動体が余分に収
縮して、振動体方向に湾曲してしまう。すると、第４図
に示すように、振動体２と移動体 ３とがうまく接触し
なくなってしまう。従って、移動体３が振動体２によっ
て充分摩擦駆動されないため、駆動効率の悪いものとな
ってしまう。この傾向は、１つの電歪素子を多数に分極
処理したもののほうが熱膨張差の累積が大きいため、よ
り大きくなる。
本発明は上記のような東実に鑑みなされたもので、駆動
効率の高い振動波モータを提供することを目的とするも
のである。
効率の高い振動波モータを提供することを目的とするも
のである。
この目的を達成するため本発明は、電歪素子に周波電圧
を印加し、該電歪素子に接着した振動体に生ずる進行性
振動波によって、該振動体と接合する移動体を駆動する
振動波モータに於て、該電歪素子の熱１膨張係数が、該
振動体の熱膨張係数と略同じであることを、４５−徴と
する振動波モータである。
を印加し、該電歪素子に接着した振動体に生ずる進行性
振動波によって、該振動体と接合する移動体を駆動する
振動波モータに於て、該電歪素子の熱１膨張係数が、該
振動体の熱膨張係数と略同じであることを、４５−徴と
する振動波モータである。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
ＪＭ動体２をセラミック、例えばアルミナで形成する。
電歪素子１はＰＺＴで、やはりセラミックであり、振動
体２のセラミック相質と略同じ熱膨張係数を持っている
。。この振動体２と電歪素子１を熱硬化性接７石剤で接
着する。
体２のセラミック相質と略同じ熱膨張係数を持っている
。。この振動体２と電歪素子１を熱硬化性接７石剤で接
着する。
なお、セラミックは絶縁体 であるから、前記従来例の
ように、振動体２で′電歪素子ｌの一方の電極にするこ
とはできない。本例では、電歪素子の上面にも、下面と
同じように、蒸着などにより電極を形成し、外側部に引
き出し、電源２ｏに接続しである。その他の構成は従来
例と同じである。
ように、振動体２で′電歪素子ｌの一方の電極にするこ
とはできない。本例では、電歪素子の上面にも、下面と
同じように、蒸着などにより電極を形成し、外側部に引
き出し、電源２ｏに接続しである。その他の構成は従来
例と同じである。
このような構成の振動波モータでは、第５図に示すよう
に、振動体２が湾曲することな゛く、移動体３と良く密
着する。そのため、極めて駆動効率の高いものとなる。
に、振動体２が湾曲することな゛く、移動体３と良く密
着する。そのため、極めて駆動効率の高いものとなる。
なお、接着に際し、高い温度で硬化させることかできる
ので、接着剤の選択が自由になり、接着強度も」二げる
ことができる。また、高温下でモータを使用しても、′
電歪素子と振動体に歪や曲りが生じないため、この点か
らも、安定で、効率の良いものとなる。
ので、接着剤の選択が自由になり、接着強度も」二げる
ことができる。また、高温下でモータを使用しても、′
電歪素子と振動体に歪や曲りが生じないため、この点か
らも、安定で、効率の良いものとなる。
特に、１つの電歪素子を多数に分極処理したものを使用
した振動波モータで、これらの効果が顕著に現われる。
した振動波モータで、これらの効果が顕著に現われる。
振動体はセラミック以外に、イ」芙（α＝５．ＢＸ１０
−’ ／ｄｅｇ） 、ニッケルと鉄などの合金で熱膨張
係数が低くなるようにしたものであっても、電歪素子と
熱膨張係数が近いものであれば、実施できる。
−’ ／ｄｅｇ） 、ニッケルと鉄などの合金で熱膨張
係数が低くなるようにしたものであっても、電歪素子と
熱膨張係数が近いものであれば、実施できる。
第１図は振動波モータの一部切り欠き側面図、第２図は
その要部拡大ＩＡ、第３図は振動波モータの駆動原理を
説明する図、第４図は電歪素子と振動体が湾曲した状態
を示した一部νＪり欠き側面Ｉ４、第５図は本発明を適
用して湾曲を修正した同上図である。 １は電歪素子、２は振動体、３は移動体である。
その要部拡大ＩＡ、第３図は振動波モータの駆動原理を
説明する図、第４図は電歪素子と振動体が湾曲した状態
を示した一部νＪり欠き側面Ｉ４、第５図は本発明を適
用して湾曲を修正した同上図である。 １は電歪素子、２は振動体、３は移動体である。
Claims (2)
- （１）電歪素子に周波電圧を印加し、該電歪素子に接着
した振動体に生ずる進行性振動波によって、該振動体と
接合する移動体を駆動する振動波モータに於て、 該電歪素子の熱膨張係数が、該振動体の熱膨張係数と略
同じであることを、特徴とする振動波モータ。 - （２）該電歪素子と該振動体がセラミックであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170954A JPS6062883A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 振動波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170954A JPS6062883A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 振動波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062883A true JPS6062883A (ja) | 1985-04-11 |
Family
ID=15914455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58170954A Pending JPS6062883A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062883A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63302775A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Toto Ltd | 超音波モ−タの振動子及び移動体接触部構造 |
| JPH01174280A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 超音波モータ |
| JPH0223072A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ |
| JPH02273083A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ用振動材料 |
| US6100612A (en) * | 1996-10-25 | 2000-08-08 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Stepping motor |
| JP2011004508A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP58170954A patent/JPS6062883A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63302775A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Toto Ltd | 超音波モ−タの振動子及び移動体接触部構造 |
| JPH01174280A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 超音波モータ |
| JPH0223072A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ |
| JPH02273083A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ用振動材料 |
| US6100612A (en) * | 1996-10-25 | 2000-08-08 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Stepping motor |
| JP2011004508A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法 |
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