JPS6152165A - 捻り振動子周面駆動の圧電モ−タ - Google Patents
捻り振動子周面駆動の圧電モ−タInfo
- Publication number
- JPS6152165A JPS6152165A JP59172431A JP17243184A JPS6152165A JP S6152165 A JPS6152165 A JP S6152165A JP 59172431 A JP59172431 A JP 59172431A JP 17243184 A JP17243184 A JP 17243184A JP S6152165 A JPS6152165 A JP S6152165A
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- JP
- Japan
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- torsion
- rotor
- piezoelectric motor
- vibrator
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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
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- 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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0045—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes
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】
〔産業上の利用分野および発明の目的〕本発明は圧電モ
ータの改良に係り、Ｍ動トルク発生忙伴う摺動面の摩耗
を少なくするため、摺動面を広くして摺動圧力の分担を
軽減させた圧電モータを提供することを目的とする。
ータの改良に係り、Ｍ動トルク発生忙伴う摺動面の摩耗
を少なくするため、摺動面を広くして摺動圧力の分担を
軽減させた圧電モータを提供することを目的とする。
従来の圧電モータには、超音波振動子のたて振動を垂直
面内の回転トルクに変える「キラツキ型」と呼ばれるモ
ータがあるが、■振動片の摺動面の摩耗が激しいこと、
■一方向回転で逆回転ができないことなどの欠点があっ
た。
面内の回転トルクに変える「キラツキ型」と呼ばれるモ
ータがあるが、■振動片の摺動面の摩耗が激しいこと、
■一方向回転で逆回転ができないことなどの欠点があっ
た。
これらの欠点を補ったものに、表面波型もしくは進行涙
量と呼ばれ、移動子を固定子に圧着した状態で、進行数
を発生させ移動子を駆動する圧電モータもあるが、肝心
の進行波の発生が難かしく、反射波、定在波の抑止に伴
って効率が低くなることが欠点であった。
量と呼ばれ、移動子を固定子に圧着した状態で、進行数
を発生させ移動子を駆動する圧電モータもあるが、肝心
の進行波の発生が難かしく、反射波、定在波の抑止に伴
って効率が低くなることが欠点であった。
本発明者らは先に「捻りモード駆動の圧′戚七−タ」を
発明し、屈曲定在波と捻り振動を共存させることにより
、効率よく、容易に駆動できる圧電モータを提案したが
、ここでは逆回転させるＫは励振周波数を変えなければ
ならないという難点があった。
発明し、屈曲定在波と捻り振動を共存させることにより
、効率よく、容易に駆動できる圧電モータを提案したが
、ここでは逆回転させるＫは励振周波数を変えなければ
ならないという難点があった。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消するもので、
ロータをステータに圧着し、両者の接触面間に超音波振
動による駆動トルクを発生させる圧電モータにおいて、
超音波振動源に圧電厚み振動子、捻り結合子および捻り
モード共振子を一体に連結した捻りモードの超音波振動
子を用いたことを特徴とすることによって、前述の目的
を達成したものである。
ロータをステータに圧着し、両者の接触面間に超音波振
動による駆動トルクを発生させる圧電モータにおいて、
超音波振動源に圧電厚み振動子、捻り結合子および捻り
モード共振子を一体に連結した捻りモードの超音波振動
子を用いたことを特徴とすることによって、前述の目的
を達成したものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
実施例 ｌ
＄１図は本発明に用いる捻りモードの超音波振動子の一
例を示したものである。２枚のドーナツ状のセラミック
からなる圧電厚み振動子１および２を互いに逆向きに亜
ね、捻り結合子３、捻り共振子４と合わせ、座金５に通
したポルｈ６によって一体に連結されている。大きさは
捻り共去子４が外径５０ｍｍ、内径３６龍で全体の長さ
が約１１０寵である。ここに用いた捻り結合子３は第２
ｆｌおよび第３図に示したよ５ＶＣ１長さ３０ｍｍ、直
径３５ｉ、内径１５朋のアルミニウム円筒１１に、幅７
朋、厚さ２闘、長さｌｌｍｙｘの歯状板１２が長さ方向
に３ｍｍだけ埋め込まれたものであり、６枚し状板１２
が６０度の間隔で放射状に配置し、円筒１１の軸に対し
て捻った状態に変形したものである。
例を示したものである。２枚のドーナツ状のセラミック
からなる圧電厚み振動子１および２を互いに逆向きに亜
ね、捻り結合子３、捻り共振子４と合わせ、座金５に通
したポルｈ６によって一体に連結されている。大きさは
捻り共去子４が外径５０ｍｍ、内径３６龍で全体の長さ
が約１１０寵である。ここに用いた捻り結合子３は第２
ｆｌおよび第３図に示したよ５ＶＣ１長さ３０ｍｍ、直
径３５ｉ、内径１５朋のアルミニウム円筒１１に、幅７
朋、厚さ２闘、長さｌｌｍｙｘの歯状板１２が長さ方向
に３ｍｍだけ埋め込まれたものであり、６枚し状板１２
が６０度の間隔で放射状に配置し、円筒１１の軸に対し
て捻った状態に変形したものである。
ここで歯状板１２０枚数を６枚に還らんだのは捻り共振
子４に生ずる屈曲モードの振動の波数に関係があり、捻
りモードと結合する屈曲振動の波数はこの場合ちょうど
３になるので、その倍数の６としたものであり、振動の
節の数と一致している。このことは重要であり、歯状板
１２０枚数が波数の整数倍になる条件を満たさないとき
は励起される屈曲波にひずみが生じ、振動が非対称にな
る。この条件を満たした捻りモードの超音波振動子を励
振し、捻りモードと屈曲モードとが結合共振すると、き
れいな対称波が生じ、正確に６０°ずつ隔りた位置に振
動の腹ができる。これら６つの腹の中、隣り合う腹は互
いに逆位相で振動しているので、第４図に示すごとく腹
の位置１３．にロータを圧着するとロータは勢いよく回
転し１回転軸から出力が得られるが、圧着位置を隣りの
腹の位ｇｉ１３２又は１３．に移すとロータは逆回転す
る。すなわち、ロータを捻り共振子４０６つの腹の位置
の１つに、外周または内周面から圧着し回転力を得た場
合、捻り共振子４の円周に沿ってロータの圧着位Ｐを左
まわり又は右まわり［６０度だけ移動するとロータは逆
回転する。ここで実施した励振周波数は２６．４３ＫＨ
２であった。
子４に生ずる屈曲モードの振動の波数に関係があり、捻
りモードと結合する屈曲振動の波数はこの場合ちょうど
３になるので、その倍数の６としたものであり、振動の
節の数と一致している。このことは重要であり、歯状板
１２０枚数が波数の整数倍になる条件を満たさないとき
は励起される屈曲波にひずみが生じ、振動が非対称にな
る。この条件を満たした捻りモードの超音波振動子を励
振し、捻りモードと屈曲モードとが結合共振すると、き
れいな対称波が生じ、正確に６０°ずつ隔りた位置に振
動の腹ができる。これら６つの腹の中、隣り合う腹は互
いに逆位相で振動しているので、第４図に示すごとく腹
の位置１３．にロータを圧着するとロータは勢いよく回
転し１回転軸から出力が得られるが、圧着位置を隣りの
腹の位ｇｉ１３２又は１３．に移すとロータは逆回転す
る。すなわち、ロータを捻り共振子４０６つの腹の位置
の１つに、外周または内周面から圧着し回転力を得た場
合、捻り共振子４の円周に沿ってロータの圧着位Ｐを左
まわり又は右まわり［６０度だけ移動するとロータは逆
回転する。ここで実施した励振周波数は２６．４３ＫＨ
２であった。
実施例 ２
実施例１から明らかなよ５に本発明の捻り振動子周面駆
励の圧゛心モータでは、ロータの回転軸を捻り共振子４
の軸と平行に保ち、捻り共振子４の振動の腹部に外周面
もしくは内周面から圧着すると大きな回転トルクが得ら
れ、さらにロータの圧着位置を隣の腹部へ移すと、ロー
タは逆回転する。
励の圧゛心モータでは、ロータの回転軸を捻り共振子４
の軸と平行に保ち、捻り共振子４の振動の腹部に外周面
もしくは内周面から圧着すると大きな回転トルクが得ら
れ、さらにロータの圧着位置を隣の腹部へ移すと、ロー
タは逆回転する。
実施例１に用いた捻りモードの超音波振動子の大きさで
は、捻り振動と結合する屈曲波の波数が３であったので
振動の腹および節の数はそれぞれ６個であった。
は、捻り振動と結合する屈曲波の波数が３であったので
振動の腹および節の数はそれぞれ６個であった。
ここでは、実施例１に用いた捻りモードの超音波振動子
を用いて、６つの腹の中１つおきの３つに３個のアルミ
ニウムのロータ１０６を圧着し、第５図に示す如くこれ
ら３個のロータ１０６をギア１１６ 、１０７ 、１０
８を通して中心の大径ギア１１０ Ｋ連結し、３個のロ
ータ１０６の力を合わせて主回転軸１１１を強力に回転
するモータを試作した。捻りモードの超音波振動子の座
金５はボールベアリング１２１を嵌合した回転支持部１
１４にセットし、支持板１１５ Ｋ固定支持した。回転
支持部１１４は、レバー１２０によって約９０度まわす
ことができる。
を用いて、６つの腹の中１つおきの３つに３個のアルミ
ニウムのロータ１０６を圧着し、第５図に示す如くこれ
ら３個のロータ１０６をギア１１６ 、１０７ 、１０
８を通して中心の大径ギア１１０ Ｋ連結し、３個のロ
ータ１０６の力を合わせて主回転軸１１１を強力に回転
するモータを試作した。捻りモードの超音波振動子の座
金５はボールベアリング１２１を嵌合した回転支持部１
１４にセットし、支持板１１５ Ｋ固定支持した。回転
支持部１１４は、レバー１２０によって約９０度まわす
ことができる。
３つのロータ１０６は捻り共振子４の外周部を３等分し
た、互いに１２０度をなす３つの腹部に圧着され１強力
な回転トルクを受けるが、レバー１２０を６０度だけ回
わすと、ロータ１０６は逆回転し、回転軸１１１から大
きな逆回転トルクが得ら才した。
た、互いに１２０度をなす３つの腹部に圧着され１強力
な回転トルクを受けるが、レバー１２０を６０度だけ回
わすと、ロータ１０６は逆回転し、回転軸１１１から大
きな逆回転トルクが得ら才した。
モータの形状は振動子に対して１１＋対称であるが。
ロータの構造が核雑なため第５図は上半分が（ｊ、１１
面図、下半分が展開図であり、しかもロータ１０６は３
個中の１個だけしか示されてい１よい。ロータ１０６の
駆動力（１圧着力によるが、強すぎても振動の振幅が抑
圧されるため、適当な圧力が必要である。このためロー
タは支持板１１２ Ｋ固定されたシャフト１０９ Ｋボ
ールベアリングで結合されχいる腕によっ１自由にｇ動
でき、トルクはギア１１６゜１０７を伝ってシャフトを
通り、ギア１０８を経て大径ギア１１０ Ｋ伝達される
。したがって、 Ｉｔ”ｉｌを動かして、ロータ１０６
の圧着力をかえても大径ギア１１００回転には影響しな
いように設計されており、このことは同時に出力軸１１
１の負荷が変動しても、ロータ１０６の圧着力に影響を
与えないことを意味する。
面図、下半分が展開図であり、しかもロータ１０６は３
個中の１個だけしか示されてい１よい。ロータ１０６の
駆動力（１圧着力によるが、強すぎても振動の振幅が抑
圧されるため、適当な圧力が必要である。このためロー
タは支持板１１２ Ｋ固定されたシャフト１０９ Ｋボ
ールベアリングで結合されχいる腕によっ１自由にｇ動
でき、トルクはギア１１６゜１０７を伝ってシャフトを
通り、ギア１０８を経て大径ギア１１０ Ｋ伝達される
。したがって、 Ｉｔ”ｉｌを動かして、ロータ１０６
の圧着力をかえても大径ギア１１００回転には影響しな
いように設計されており、このことは同時に出力軸１１
１の負荷が変動しても、ロータ１０６の圧着力に影響を
与えないことを意味する。
なおここには図示されていないが、ロータの圧着力を十
分大きく取る方法として、内周面にもローラを３個用意
し、ローラとロータとで共振子のパイプの肉厚を強（挟
み、しかもローラとロータ動て対しては軽く追随できる
ように腕で支持した。
分大きく取る方法として、内周面にもローラを３個用意
し、ローラとロータとで共振子のパイプの肉厚を強（挟
み、しかもローラとロータ動て対しては軽く追随できる
ように腕で支持した。
このように構成された圧電モータはリード勝９および１
０に２８．４３ＫＨｚの正弦波電圧を２０ボルト程度印
加しただけで、主回転軸１１１に強力な出力が得られ、
さらにレバー１２０を６０度まわすことによって、主回
転軸１１１を同様の回転トルクを保ったまま瞬時に逆回
転させることができた。
０に２８．４３ＫＨｚの正弦波電圧を２０ボルト程度印
加しただけで、主回転軸１１１に強力な出力が得られ、
さらにレバー１２０を６０度まわすことによって、主回
転軸１１１を同様の回転トルクを保ったまま瞬時に逆回
転させることができた。
なお屈曲モードの振動の波長は共振子の材質、厚さＫよ
って決まるので、共振子の外径および内径はそれぞれ正
確な寸法に加工しなければならなり）。
って決まるので、共振子の外径および内径はそれぞれ正
確な寸法に加工しなければならなり）。
以上説明したように、本発明はロータをステータに圧着
し、両者の接触面間に超音波振動による回転駆動トルク
を発生させる圧電モータにおいて、超音波撮動源に圧電
厚み振動子、捻り結合子および捻りモード共振子を一体
に連結した捻りモードの超音波振動子を用いたこ・とを
特徴とするものである。そして前述のように、振動子の
周面に圧着するロータの位置を２個以上変える構成にし
たから、ロータの回転トルクを変えることな（、瞬時に
逆転でき、主材料がアルミニウムから出来ているので全
体としてａ量であるなどの効果がある。
し、両者の接触面間に超音波振動による回転駆動トルク
を発生させる圧電モータにおいて、超音波撮動源に圧電
厚み振動子、捻り結合子および捻りモード共振子を一体
に連結した捻りモードの超音波振動子を用いたこ・とを
特徴とするものである。そして前述のように、振動子の
周面に圧着するロータの位置を２個以上変える構成にし
たから、ロータの回転トルクを変えることな（、瞬時に
逆転でき、主材料がアルミニウムから出来ているので全
体としてａ量であるなどの効果がある。
さらに、本発明の圧電モータに用いる捻り結合子の歯状
板の枚数を捻りモード共振子に励起される屈曲モードの
共握波の波数の整数倍、こと［１又は２倍にしたので、
励起される振動にひずみがなく、振動の腹又は節の位置
が共振子を円周に沿りて正確に等分した位置て生じ、し
たがって、一方向の回転を得るため等間隔て配置された
複数個のロータを共振子に圧着したとき、各ロータの回
転数が一致し、しかも逆転のためにロータを移動させる
ときもロータ間の相対位置を変える必要がないのでロー
タ位１δをそのままにして、振動子を所定の角度だけま
わすことにより、簡単に逆回転させることができるなど
の効果がある。
板の枚数を捻りモード共振子に励起される屈曲モードの
共握波の波数の整数倍、こと［１又は２倍にしたので、
励起される振動にひずみがなく、振動の腹又は節の位置
が共振子を円周に沿りて正確に等分した位置て生じ、し
たがって、一方向の回転を得るため等間隔て配置された
複数個のロータを共振子に圧着したとき、各ロータの回
転数が一致し、しかも逆転のためにロータを移動させる
ときもロータ間の相対位置を変える必要がないのでロー
タ位１δをそのままにして、振動子を所定の角度だけま
わすことにより、簡単に逆回転させることができるなど
の効果がある。
図面のｆ、＋Ｉ単な説明
図はすべて本発明に係る圧電モータを説明するためのも
ので、第１図はその圧電モータに用いる捻りモードの超
音波振動子の正面図、第２図および第３図はその超音波
振動子に用いる捻り結合子の正面図および側面図、第４
図は捻りモード超音波振動子の振動の腹とロータの回転
との関係を示す説明図、第５図は捻り振動子周面駆動の
圧電モータの溝造説明図である。
ので、第１図はその圧電モータに用いる捻りモードの超
音波振動子の正面図、第２図および第３図はその超音波
振動子に用いる捻り結合子の正面図および側面図、第４
図は捻りモード超音波振動子の振動の腹とロータの回転
との関係を示す説明図、第５図は捻り振動子周面駆動の
圧電モータの溝造説明図である。
１．２・・・・・・圧電厚み振動子、３・・・・・・捻
り結合子。
り結合子。
４・・・・・・捻り共振子、６・・・・・・ボルト、１
２・・・・・・歯状板、１０６・・・・・・ロータ。
２・・・・・・歯状板、１０６・・・・・・ロータ。
ｌ、２：圧ｔ／！み扱勧子
３：ｆ：すにδ４デ子
４３感リバ振）
６：ホ゛ルト
１２：油ｌ大破
第２図 第３図
Ｔ
第４図
第５図
Claims (3)
- １．ロータをステータに圧着し、両者の接触面間に超音
波振動による回転駆動トルクを発生させる圧電モータに
おいて、超音波振動源に圧電厚み振動子、捻り結合子お
よび捻りモード共振子を一体に連結した捻りモードの超
音波振動子を用いたことを特徴とする捻り振動子周面駆
動の圧電モータ。 - ２．特許請求範囲第１項記載において、捻りモードの超
音波振動子の周面に圧着するロータの位置を２個所以上
変えることにより逆回転可能にしたことを特徴とする捻
り振動子周面駆励の圧電モータ。 - ３．特許請求範囲第１項記載において、捻りモードの超
音波振動子の捻り結合子の歯状板の枚数を捻りモード共
振子に励起される屈曲モードの共振波の波数の整数倍に
したことを特徴とする捻り振動子周面駆動の圧電モータ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172431A JPS6152165A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 捻り振動子周面駆動の圧電モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172431A JPS6152165A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 捻り振動子周面駆動の圧電モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152165A true JPS6152165A (ja) | 1986-03-14 |
Family
ID=15941844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172431A Pending JPS6152165A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 捻り振動子周面駆動の圧電モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152165A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228981A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Honda Denshi Kk | 超音波駆動装置 |
-
1984
- 1984-08-21 JP JP59172431A patent/JPS6152165A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228981A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Honda Denshi Kk | 超音波駆動装置 |
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