JPS61227681A - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
- Publication number
- JPS61227681A JPS61227681A JP60066093A JP6609385A JPS61227681A JP S61227681 A JPS61227681 A JP S61227681A JP 60066093 A JP60066093 A JP 60066093A JP 6609385 A JP6609385 A JP 6609385A JP S61227681 A JPS61227681 A JP S61227681A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- vibrating body
- vibration wave
- vibration
- 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
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は進行性振動波により移動体を摩擦駆動する、振
動波モータの移動体の構造に関するものである。
動波モータの移動体の構造に関するものである。
最近実用化されつつある、進行性振動波によりて駆動す
る振動波モータの公知の例を第４の概略図に説明すると
、同図で、１は電歪素子、圧電素子、磁歪素子など電気
ｖ＆棹エネ／Ｉ／ギー変換素子例えばＰＺＴ （チタン
酸ジルコン鉛）である。２１振動体で弾性物質からなシ
、前記電歪素子１が接着されている。振動体２は電歪素
子１と共にステータ（不図示）側に保持されている。３
は移動体であ〕、この例では振動体２に対し抑圧接触さ
れたロータを形成している。電歪素子１は複数個接着さ
れておシそのうちの一部の群に対し、他の群は振動波の
波長λのＩＡ波長分だけずれたピッチで配電される。群
内での各電歪素子は機波長のピッチで、相隣り合うもの
の極性が逆になるように配置されている。
る振動波モータの公知の例を第４の概略図に説明すると
、同図で、１は電歪素子、圧電素子、磁歪素子など電気
ｖ＆棹エネ／Ｉ／ギー変換素子例えばＰＺＴ （チタン
酸ジルコン鉛）である。２１振動体で弾性物質からなシ
、前記電歪素子１が接着されている。振動体２は電歪素
子１と共にステータ（不図示）側に保持されている。３
は移動体であ〕、この例では振動体２に対し抑圧接触さ
れたロータを形成している。電歪素子１は複数個接着さ
れておシそのうちの一部の群に対し、他の群は振動波の
波長λのＩＡ波長分だけずれたピッチで配電される。群
内での各電歪素子は機波長のピッチで、相隣り合うもの
の極性が逆になるように配置されている。
このような構成の振動波モータにおいて一つの群の電歪
素子ＫＶｏ−８１ｎωＴの交流電圧を印加し、もう一方
の群の電歪素子ＫＷｅ −Ｃｏ ｓωＴの交流電圧を印
加すると、各電歪素子は相隣シ合うものどうし極性が逆
向きで二つの群どうし９０’位相のずれた交流電圧が印
加されて振動をする。との振動が伝えられて振動体２は
電歪゛素子１の配置ピッチに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、１／４波長ずれた
位置にあるため曲げ振動が進行する。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を伝わってゆく。
素子ＫＶｏ−８１ｎωＴの交流電圧を印加し、もう一方
の群の電歪素子ＫＷｅ −Ｃｏ ｓωＴの交流電圧を印
加すると、各電歪素子は相隣シ合うものどうし極性が逆
向きで二つの群どうし９０’位相のずれた交流電圧が印
加されて振動をする。との振動が伝えられて振動体２は
電歪゛素子１の配置ピッチに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、１／４波長ずれた
位置にあるため曲げ振動が進行する。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を伝わってゆく。
このときの波の進行状態が第５図（ａ） （ｂ） （ｅ
） （ｄ）に示しである。いま、進行性曲げ振動波が矢
示Ｘ１方向に進むとする。０を静止状態に於ける振動体
の中心面とすると振動状態では鎖線示の状態となシ、こ
の中立面６は曲げによる応力が拮抗している。
） （ｄ）に示しである。いま、進行性曲げ振動波が矢
示Ｘ１方向に進むとする。０を静止状態に於ける振動体
の中心面とすると振動状態では鎖線示の状態となシ、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７１についてみると、これら二
面の交線５１では応力がかからず上下振動しているだけ
である。同時に断面７１は交線５１を中心として左右の
振υ子振動をする。断面７！又は７３についても同じよ
うに交線５２又は５ｓを中心として左右の振夛子振動す
る。
面の交線５１では応力がかからず上下振動しているだけ
である。同時に断面７１は交線５１を中心として左右の
振υ子振動をする。断面７！又は７３についても同じよ
うに交線５２又は５ｓを中心として左右の振夛子振動す
る。
同図（、）に示す状態では断面７１と振動体２の移動体
３側の表面との交線上の点Ｐ１は、左右振動の右死点と
なっておシ上方向運動だけしている。
３側の表面との交線上の点Ｐ１は、左右振動の右死点と
なっておシ上方向運動だけしている。
この振シ子振動によりて点Ｐに作用する力を考えると、
交線５１が波の正側（中心面Ｏの上側）にあるときには
左方向（波の進行方向Ｘ！と逆方向）の応力が加わり、
波の負側（同じく下側）にあるときには右方向の応力が
加わる。即ち同図（ａ）に於て、交線５２と断面７２の
関係が前者のときの状態で、点ｐ、には矢示方向の応力
が加わる。また交線５３と断面７３の関係が後者のとき
の状態で、点Ｐｓには矢示方向の応力が加わる。波が進
行し、（ｂ） Ｋ示すように波の正側に交線５１がくる
と点Ｐ１は左方向の運動をすると同時に上方向の運動を
する。（、）で点Ｐ１は上下振動の上死点で左方向の運
動だけする。（ｄ）で点ｐ１は左方向の運動と下方向運
動をする。さらに波が進行し、右方向と下方向の運動、
右方向と上方向の運動を経て（＆）の状態に戻る。
交線５１が波の正側（中心面Ｏの上側）にあるときには
左方向（波の進行方向Ｘ！と逆方向）の応力が加わり、
波の負側（同じく下側）にあるときには右方向の応力が
加わる。即ち同図（ａ）に於て、交線５２と断面７２の
関係が前者のときの状態で、点ｐ、には矢示方向の応力
が加わる。また交線５３と断面７３の関係が後者のとき
の状態で、点Ｐｓには矢示方向の応力が加わる。波が進
行し、（ｂ） Ｋ示すように波の正側に交線５１がくる
と点Ｐ１は左方向の運動をすると同時に上方向の運動を
する。（、）で点Ｐ１は上下振動の上死点で左方向の運
動だけする。（ｄ）で点ｐ１は左方向の運動と下方向運
動をする。さらに波が進行し、右方向と下方向の運動、
右方向と上方向の運動を経て（＆）の状態に戻る。
この一連の運動を合成すると点Ｐ１は回転楕円運動をし
ておシその回転半径は、振動体２の中立面６から移動体
側表面までの長さをｔとすると、１の関数となる。
ておシその回転半径は、振動体２の中立面６から移動体
側表面までの長さをｔとすると、１の関数となる。
一方、移動体３は振動体２に加圧接触しておシ、同図（
ｃ）に示すように、振動体２上の点Ｐ１の回転楕円運動
が移動体３をＸ！方向に摩擦駆動する。
ｃ）に示すように、振動体２上の点Ｐ１の回転楕円運動
が移動体３をＸ！方向に摩擦駆動する。
点Ｐ！ｙＰｓ及びその他振動体２の前記波の正側表面止
金ての点が点Ｐ１と同じように移動体３を摩擦駆動する
。ところで、このようにして駆動される従来の振動波モ
ータにおける移動体と固定子振動体の関係はかなり広い
面積で接触していた。
金ての点が点Ｐ１と同じように移動体３を摩擦駆動する
。ところで、このようにして駆動される従来の振動波モ
ータにおける移動体と固定子振動体の関係はかなり広い
面積で接触していた。
即ち固定子と移動子の表面が均一な圧力で接触するよう
に超精密平面仕上げをしたシ、あるいは特開昭５９−１
８８３８１号公報に示されるように固定子の平面に十分
追従するように移動子の接触面を円周方向に分割する、
あるいは可撓性を有する棒状または板状としている。
に超精密平面仕上げをしたシ、あるいは特開昭５９−１
８８３８１号公報に示されるように固定子の平面に十分
追従するように移動子の接触面を円周方向に分割する、
あるいは可撓性を有する棒状または板状としている。
しかし、このように移動体と固定子振動体を広い面積で
接触させる場合には、以下に述べる欠点があった。その
一つは、対向する２千面即ち移動体と固定子振動体の距
離が振動的に変化しでいるため、その間に介在する空気
に正圧力が発生する〇これは固定子に対し移動体を浮上
させる力となる。
接触させる場合には、以下に述べる欠点があった。その
一つは、対向する２千面即ち移動体と固定子振動体の距
離が振動的に変化しでいるため、その間に介在する空気
に正圧力が発生する〇これは固定子に対し移動体を浮上
させる力となる。
これは対向する面積が広くなるほど、ま九、２千面間の
すき間がせまくなるほど浮上刃は大きく現われ、振動波
モータの移動体を駆動する摩擦力を低下させ、振動波モ
ータの出力を著しく減少させてしまう。平面の振動によ
る空気膜の浮上力の影響に関しては、小野京右氏“潤滑
”第２１巻第９号（１９７６）５８９〜５９７に詳しく
報告されている。
すき間がせまくなるほど浮上刃は大きく現われ、振動波
モータの移動体を駆動する摩擦力を低下させ、振動波モ
ータの出力を著しく減少させてしまう。平面の振動によ
る空気膜の浮上力の影響に関しては、小野京右氏“潤滑
”第２１巻第９号（１９７６）５８９〜５９７に詳しく
報告されている。
またもう一つの欠点は、固定子振動体と移動子との接触
面における撮動伝播に関する問題である。
面における撮動伝播に関する問題である。
固定子振動体および移動子は固体であシ、固有音響イン
ピーダンスの値が周囲の空気に比べ非常に近い。したが
って、固定子振動体の振動は移動子との接触面より伝播
しやすい。
ピーダンスの値が周囲の空気に比べ非常に近い。したが
って、固定子振動体の振動は移動子との接触面より伝播
しやすい。
特に振動モータが停止状態では固定子が振動していない
ため、この接触面が広くなっている。したがって、この
ような状態では固定子振動体が単独の振動系として存在
せず、移動子と強く結合した状態となりておシ、振動波
モータをスタートさせるため、固定子を振動させようと
しても固定子単独の共振周波数では振動しなくな夛、振
動波モータの運転が困難となってしまう。
ため、この接触面が広くなっている。したがって、この
ような状態では固定子振動体が単独の振動系として存在
せず、移動子と強く結合した状態となりておシ、振動波
モータをスタートさせるため、固定子を振動させようと
しても固定子単独の共振周波数では振動しなくな夛、振
動波モータの運転が困難となってしまう。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、振動波
モータの出力向上差らびに移動体と振動体との結合によ
る駆動停止現象の惹起を解消することを目的とする。
モータの出力向上差らびに移動体と振動体との結合によ
る駆動停止現象の惹起を解消することを目的とする。
而してかかる目的を実現するためになされた本発明より
なる振動波モータの特徴は、電気−機械エネルギー変換
素子を結合した振動体に生ずる進行性振動波によりて、
該振動体と接触する移動体を駆動する振動波モーターに
おいて、該移動体゛と振動体の接触を複数個の接触点に
よシ与えるように構成したところにある。
なる振動波モータの特徴は、電気−機械エネルギー変換
素子を結合した振動体に生ずる進行性振動波によりて、
該振動体と接触する移動体を駆動する振動波モーターに
おいて、該移動体゛と振動体の接触を複数個の接触点に
よシ与えるように構成したところにある。
本発明において移動体と振動体の接触の構造として与え
られる各接触点は理想的には点接触とされることがよい
が、移動体に効率よく駆動力を与えるためには接触面積
を増すことが望まれる。したがって前記した接触点の接
触面積はこれらを勘案して適宜設計され、一般的には可
及的小なる径の円形接触面とするのが好ましい場合が多
い。
られる各接触点は理想的には点接触とされることがよい
が、移動体に効率よく駆動力を与えるためには接触面積
を増すことが望まれる。したがって前記した接触点の接
触面積はこれらを勘案して適宜設計され、一般的には可
及的小なる径の円形接触面とするのが好ましい場合が多
い。
実験的には周波数４２ ｋＨｚ、進行波振幅１μｍの振
動体に対し加圧力１ｋｇ／、接触点数１８コの移動体で
行った実験では、接触円直径０．３ｍ以下のものについ
ては、スクィーズ効果はほとんどみられず良好な結果が
得られた。接触点を与えるために付与される例えば半球
状の突起等の形状は、振動体あるいは移動体のいずれで
もよいが、振動体の曲げ剛性を一定に得る目的のために
は移動体に前記突起等を形成することが望ましい。
動体に対し加圧力１ｋｇ／、接触点数１８コの移動体で
行った実験では、接触円直径０．３ｍ以下のものについ
ては、スクィーズ効果はほとんどみられず良好な結果が
得られた。接触点を与えるために付与される例えば半球
状の突起等の形状は、振動体あるいは移動体のいずれで
もよいが、振動体の曲げ剛性を一定に得る目的のために
は移動体に前記突起等を形成することが望ましい。
前記した接触点は、移動体の駆動方向に沿りて出来るだ
け多数個設けるととがよく、１列だけでなく複数列とす
ることによって駆動力の伝達効率を高めることができる
。
け多数個設けるととがよく、１列だけでなく複数列とす
ることによって駆動力の伝達効率を高めることができる
。
振動体に接合される素子は、電歪素子、゛磁歪素子、圧
電素子等の電気−機械エネルギー変換素子のいずれであ
ってもよい。
電素子等の電気−機械エネルギー変換素子のいずれであ
ってもよい。
第１図（ａ）は本発明の一実施例の斜視図を示し、同図
（ｂ）〜（ｄ）は夫々平面図、正面図、・底面図を示し
ている。
（ｂ）〜（ｄ）は夫々平面図、正面図、・底面図を示し
ている。
図において４はロータ型の移動体であり、第３図で説明
した振動体２に接触する面に、その円周方向に沿って偏
平半球状の突起５，５．・・・が連設されている。これ
らの突起は偏平半球状である他、円錐形、角錘形等種々
のものを採用することができる。
した振動体２に接触する面に、その円周方向に沿って偏
平半球状の突起５，５．・・・が連設されている。これ
らの突起は偏平半球状である他、円錐形、角錘形等種々
のものを採用することができる。
第２図は本発明の他の実施例を示し、接触点を形成する
ための突起７をロータ型移動体６０周方向２列に配置す
ることによりより摩擦力を高め、トルク増大をはかつて
いる。
ための突起７をロータ型移動体６０周方向２列に配置す
ることによりより摩擦力を高め、トルク増大をはかつて
いる。
なお本発明は前記実施例のものに限定されるものではな
く、移動体が長円形等をなし、振動体がその一部分に接
触されるような構成のものでも同様に適用されることは
言うまでもない。
く、移動体が長円形等をなし、振動体がその一部分に接
触されるような構成のものでも同様に適用されることは
言うまでもない。
以上説明したように、本発明では移動体の振動体との接
触を球状、円錐状などにより複数個の接触点で与えるよ
うにしたためスクイーズ効果による摩擦力の低下をまね
きに＜＜、また前記２部材の結合現象はおきにくくなる
ため、振動波上−タとして極めて有効なものを提供でき
る利益がある。
触を球状、円錐状などにより複数個の接触点で与えるよ
うにしたためスクイーズ効果による摩擦力の低下をまね
きに＜＜、また前記２部材の結合現象はおきにくくなる
ため、振動波上−タとして極めて有効なものを提供でき
る利益がある。
第１図（１）は本発明を適用した移動体の実施例の斜視
図、同図（ｂ） ＊ （ｃ） ｓ （ｄ）は夫々同移動
体の平面図、正面図、底面図、第２図は本発明の他の実
施例を示す移動体の底面図、第３図は、本発明の詳細な
説明する図である。 ｌ：電歪素子 ２：振動体 ３．４，６：移動体 ５．７：突起８：弾性材 、第 １ 図 （ａ） 第２図 第３図 第４図
図、同図（ｂ） ＊ （ｃ） ｓ （ｄ）は夫々同移動
体の平面図、正面図、底面図、第２図は本発明の他の実
施例を示す移動体の底面図、第３図は、本発明の詳細な
説明する図である。 ｌ：電歪素子 ２：振動体 ３．４，６：移動体 ５．７：突起８：弾性材 、第 １ 図 （ａ） 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 電気−機械エネルギー変換素子を接合した振動体に生
ずる進行性振動波によって、該振動体と接触する移動体
を駆動する振動波モータにおいて、該移動体と振動体の
接触を、複数個の接触点により与えたことを特徴とする
振動波モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066093A JPS61227681A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 振動波モ−タ |
| US06/843,568 US4752711A (en) | 1985-03-29 | 1986-03-25 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066093A JPS61227681A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 振動波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227681A true JPS61227681A (ja) | 1986-10-09 |
Family
ID=13305907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066093A Pending JPS61227681A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61227681A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231379A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-10 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モータ |
| WO2024105930A1 (ja) * | 2022-11-18 | 2024-05-23 | 株式会社村田製作所 | ロータ及び超音波モータ |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60066093A patent/JPS61227681A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231379A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-10 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モータ |
| WO2024105930A1 (ja) * | 2022-11-18 | 2024-05-23 | 株式会社村田製作所 | ロータ及び超音波モータ |
| JPWO2024105930A1 (ja) * | 2022-11-18 | 2024-05-23 |
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