JPS62293977A - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
- Publication number
- JPS62293977A JPS62293977A JP61136573A JP13657386A JPS62293977A JP S62293977 A JPS62293977 A JP S62293977A JP 61136573 A JP61136573 A JP 61136573A JP 13657386 A JP13657386 A JP 13657386A JP S62293977 A JPS62293977 A JP S62293977A
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- JP
- Japan
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- vibrating body
- ultrasonic motor
- vicinity
- piezoelectric
- vibrator
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- 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】
３、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は、圧電体等の電気−機械エネルギ変換振動子を
用いて駆動力を発生する超音波モータに関する。
用いて駆動力を発生する超音波モータに関する。
従来の技術
近年、超音波モータは、従来の電磁モータに比べて、巻
線あるいは磁石を必要とせず、低速回転時に高トルクを
有するモータとして、注目を浴びている。
線あるいは磁石を必要とせず、低速回転時に高トルクを
有するモータとして、注目を浴びている。
以下図面を参照しながら、上述した従来の超音波モータ
の一例について説明する。
の一例について説明する。
第５図に従来の超音波モータの構造を示す。
円形の弾性体２と２つの円形の圧電振動子３．４とを厚
み方向に重ねて振動体を構成している。円形の移動体１
は、フランジ付ベアリング１６と２つのバネワッシャ１
７．１８とナツト１９を厚み方向に重ねた加圧体によっ
て、前記振動体に加圧接触する。
み方向に重ねて振動体を構成している。円形の移動体１
は、フランジ付ベアリング１６と２つのバネワッシャ１
７．１８とナツト１９を厚み方向に重ねた加圧体によっ
て、前記振動体に加圧接触する。
前記振動体表面には、振動エネルギを作用させるための
リング状突起２ａを有しており、圧電振動子３，４に互
いに位相のずれた電気信号を印加することにより回転力
を得るようになっている。５はフェルトなどの緩衝体を
用いた固定部材で、振動体に厚み方向に重ねて接着接合
されており、機械的撮動を吸収する。
リング状突起２ａを有しており、圧電振動子３，４に互
いに位相のずれた電気信号を印加することにより回転力
を得るようになっている。５はフェルトなどの緩衝体を
用いた固定部材で、振動体に厚み方向に重ねて接着接合
されており、機械的撮動を吸収する。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記のような構成では、振動体と固定部
材とが接着接合によって一体となっているため、前記固
定部材が振動体の負荷となる。また接着剤を用いて固定
するので、接着材料による吸収によって、モータの駆動
力である撮動エネルギの損失が大きい。また固定部は、
応力集中により機械撮動によるはがれが起こり易いとい
う問題点を有していた。
材とが接着接合によって一体となっているため、前記固
定部材が振動体の負荷となる。また接着剤を用いて固定
するので、接着材料による吸収によって、モータの駆動
力である撮動エネルギの損失が大きい。また固定部は、
応力集中により機械撮動によるはがれが起こり易いとい
う問題点を有していた。
さらにモータの起動時および停止時には、固定部材は大
きな慣性力を受けて、固定部材として用いた緩衝体の伸
縮性に起因して、停止精度に悪影響を与えるという問題
点を有していた。
きな慣性力を受けて、固定部材として用いた緩衝体の伸
縮性に起因して、停止精度に悪影響を与えるという問題
点を有していた。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の超音波モータは、
振動体に生ずる縦方向振動歪の節部近傍を固定部として
用い、機械的接合方法あるいは接着あるいは溶接等の方
法あるいは前記接合方法を併用した方法によって固定す
るという構成を備えたものである。
振動体に生ずる縦方向振動歪の節部近傍を固定部として
用い、機械的接合方法あるいは接着あるいは溶接等の方
法あるいは前記接合方法を併用した方法によって固定す
るという構成を備えたものである。
作用
本発明は上記した構成によって、従来のように固定部材
が振動体と一体となって振動することがないので、超音
波モータのより損失の少ない駆動が実現する。
が振動体と一体となって振動することがないので、超音
波モータのより損失の少ない駆動が実現する。
また、固定部における振幅は零なので、接合部破壊の原
因の一つが無くなる。さらに、固定部材として、緩衝体
を用いることなく、機械振動をモータ内に完全に閉じ込
めることが可能となるため、振動体と固定部材との接合
方法についても自由度が増す。従って、停止精度の向上
、固定部の破壊強度の向上がはかれる。
因の一つが無くなる。さらに、固定部材として、緩衝体
を用いることなく、機械振動をモータ内に完全に閉じ込
めることが可能となるため、振動体と固定部材との接合
方法についても自由度が増す。従って、停止精度の向上
、固定部の破壊強度の向上がはかれる。
実施例
以下本発明の超音波モータについて、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第１図は本発明の第１の実施例における超音波モータの
構成を示すものである。
構成を示すものである。
第１図において、中心部に小孔を設けた円形状の第１圧
電振動子３の表面には、例えば４５゛毎の領域に分割さ
れた８個の電極３ａが配設されている。この電極３ａは
銀などの導電材料を用いて、第１圧電撮動子３及び第２
圧電撮動子４の表面に形成されている。裏面に具備され
る電極（図示せず）は前記表面電極のように分割されて
はいな（、全面電極となっている。以上のように構成さ
れた第１圧電振動子３ａの相隣合う電極毎に、板厚方向
に分極方向が互いに異なるようにして分極を行う。この
結果第１図において示すように交互にプラス極性あるい
はマイナス極性を有する領域からなる８極、４ ＆ｆｌ
の撮動子が構成される。電極３ａは、分極後は分割され
ている必要はなく、一括して電圧を印加できるように接
続される。中心孔に小孔を設けた円形状の第２圧電振動
子４も第１圧電振動子３と同様の構造であり、交互にプ
ラス極性とマイナス極性を有する８極、４Ｍｉの振動子
が構成されている。
電振動子３の表面には、例えば４５゛毎の領域に分割さ
れた８個の電極３ａが配設されている。この電極３ａは
銀などの導電材料を用いて、第１圧電撮動子３及び第２
圧電撮動子４の表面に形成されている。裏面に具備され
る電極（図示せず）は前記表面電極のように分割されて
はいな（、全面電極となっている。以上のように構成さ
れた第１圧電振動子３ａの相隣合う電極毎に、板厚方向
に分極方向が互いに異なるようにして分極を行う。この
結果第１図において示すように交互にプラス極性あるい
はマイナス極性を有する領域からなる８極、４ ＆ｆｌ
の撮動子が構成される。電極３ａは、分極後は分割され
ている必要はなく、一括して電圧を印加できるように接
続される。中心孔に小孔を設けた円形状の第２圧電振動
子４も第１圧電振動子３と同様の構造であり、交互にプ
ラス極性とマイナス極性を有する８極、４Ｍｉの振動子
が構成されている。
前記第１圧電振動子３あるいは第２圧電振動子４の最小
振幅位置は、各々相隣合う電極同志の境界位置近傍とな
り、最大振幅位置となる電極中央近傍に、第２圧電振動
子４の最小振幅位置となる相隣合う電極同志の境界が位
置するように重ね合わされている。
振幅位置は、各々相隣合う電極同志の境界位置近傍とな
り、最大振幅位置となる電極中央近傍に、第２圧電振動
子４の最小振幅位置となる相隣合う電極同志の境界が位
置するように重ね合わされている。
以上のように構成された第１圧電振動子３及び第２圧電
振動子４は、圧電振動子と同等ないし１００倍程度の厚
みを有する弾性体２に重ね合わせて取り付けられる。こ
の弾性体２は、アルミニウム、黄銅、ステンレス等の金
属を用いて円板状に形成されている。また前記振動体と
なる弾性体２の表面には、例えば直径の約１／２程度と
なる位置近傍に撮動伝達部材である突起２ａが形成され
ている。
振動子４は、圧電振動子と同等ないし１００倍程度の厚
みを有する弾性体２に重ね合わせて取り付けられる。こ
の弾性体２は、アルミニウム、黄銅、ステンレス等の金
属を用いて円板状に形成されている。また前記振動体と
なる弾性体２の表面には、例えば直径の約１／２程度と
なる位置近傍に撮動伝達部材である突起２ａが形成され
ている。
また第１圧電振動子３及び第２圧電振動子４は、弾性体
２の直径（例えば４０ｎ＋ｍ）に対して約５／６半径と
なる節円位置（例えば３３ｍｌ１１）を最大外径とする
。
２の直径（例えば４０ｎ＋ｍ）に対して約５／６半径と
なる節円位置（例えば３３ｍｌ１１）を最大外径とする
。
以上のように構成したものを、第２図において示す振動
体６として用いる。
体６として用いる。
５は本発明による固定部材で、その表面に前記弾性体２
の節円位置近傍で接着接合によって固定するための突起
５ａと節点位置近傍で接着接合によって固定するための
突起５ｂが形成されている。
の節円位置近傍で接着接合によって固定するための突起
５ａと節点位置近傍で接着接合によって固定するための
突起５ｂが形成されている。
前記固定部材５は、前記振動体６と前記突起５ａ。
５ｂにおいて、シリコン等の接着剤によって接着されて
いる。
いる。
第２図に示すように、振動体６により定まる駆動周波数
にて発振器、７により発振された出力信号を分岐し、一
方を直接増幅器８に、他方を位相器９を介して増幅器１
０に入力する。前記位相器９では正方向回転あるいは逆
方向回転に使用する±１０”ないし±１７０°の範囲で
位相シフトした信号が整形される。前記発振器７の出力
信号を直接増幅器８に入力して増幅した信号をリード線
１１及び１２により第１圧電振動子３に印加する。それ
により振動体６には、第１圧電振動子３の分極方向が互
いに異なるプラス極性あるいはマイナス極性を有する領
域の一対を１波長として周方向に８極、４組の振動子に
対応する４波長の励起波が発生される。第２圧電撮動子
４も増幅器１０の出力をリード線１２．１３を介して印
加することにより同様に駆動される。
にて発振器、７により発振された出力信号を分岐し、一
方を直接増幅器８に、他方を位相器９を介して増幅器１
０に入力する。前記位相器９では正方向回転あるいは逆
方向回転に使用する±１０”ないし±１７０°の範囲で
位相シフトした信号が整形される。前記発振器７の出力
信号を直接増幅器８に入力して増幅した信号をリード線
１１及び１２により第１圧電振動子３に印加する。それ
により振動体６には、第１圧電振動子３の分極方向が互
いに異なるプラス極性あるいはマイナス極性を有する領
域の一対を１波長として周方向に８極、４組の振動子に
対応する４波長の励起波が発生される。第２圧電撮動子
４も増幅器１０の出力をリード線１２．１３を介して印
加することにより同様に駆動される。
上述のように振動体６を駆動すると、振動体６における
移動体１に面する側の振動の頂点が移動体１に接触し、
しかもその頂点が時間と共に移動するため、移動体１に
は横方向成分を有する力が加えられることになる。かく
して移動体１は、振動体６により定まる駆動周波数によ
り横方向成分による位置移動を繰り返す結果、はぼ１分
間に数回転ないし数千回転程度の範囲での回転運動を得
ることができる。この際の振動体と移動体の接触位置は
、振動体６のたわみ撮動の正方向の変位部（例えば上向
き方向）の頂点付近近傍となる。
移動体１に面する側の振動の頂点が移動体１に接触し、
しかもその頂点が時間と共に移動するため、移動体１に
は横方向成分を有する力が加えられることになる。かく
して移動体１は、振動体６により定まる駆動周波数によ
り横方向成分による位置移動を繰り返す結果、はぼ１分
間に数回転ないし数千回転程度の範囲での回転運動を得
ることができる。この際の振動体と移動体の接触位置は
、振動体６のたわみ撮動の正方向の変位部（例えば上向
き方向）の頂点付近近傍となる。
第３図は振動体６に電気信号を印加した駆動時の縦方向
の歪と、仮想像にて振動体６′と本発明による固定部材
５′の拡大断面図を示すもので、振動の節円をＡ１節点
をＢで示す。
の歪と、仮想像にて振動体６′と本発明による固定部材
５′の拡大断面図を示すもので、振動の節円をＡ１節点
をＢで示す。
５０ｖ印加時、振動伝達部材である突起２ａ近傍におい
て１．８μｍ程度の最大振幅を示した。
て１．８μｍ程度の最大振幅を示した。
振幅の位相折り返し点いわゆる振動の節（節円）は、直
径Ｑを１００％とすると、８０〜９０％の位置Ｑ１とな
る。前記固定部材５′は、節円位置を突起５ａで、節点
Ｂ近傍を突起５ｂで、シリコン接着剤を用いて固定して
いる。
径Ｑを１００％とすると、８０〜９０％の位置Ｑ１とな
る。前記固定部材５′は、節円位置を突起５ａで、節点
Ｂ近傍を突起５ｂで、シリコン接着剤を用いて固定して
いる。
次に本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第４図は本発明の第２の実施例を示す超音波モータの構
成図である。同図において、１は移動体、１６はフラン
ジ付ベアリング、１７．１８はノくネワッシャ、１９は
ナツトで、これらの加圧体は第１図の構成と同じである
。第１図の構成と比べて、第２の実施例の特徴は、弾性
体４２と第１圧電体４３及び第２圧電体４４にそれぞれ
嵌合用の穴４２ｃ、４２ｄおよび切り欠き部４３ｃ、４
３ｄ。
成図である。同図において、１は移動体、１６はフラン
ジ付ベアリング、１７．１８はノくネワッシャ、１９は
ナツトで、これらの加圧体は第１図の構成と同じである
。第１図の構成と比べて、第２の実施例の特徴は、弾性
体４２と第１圧電体４３及び第２圧電体４４にそれぞれ
嵌合用の穴４２ｃ、４２ｄおよび切り欠き部４３ｃ、４
３ｄ。
４４ｃ、４４ｄを設け、固定部材４５に嵌合用の突起部
４５ｃ、４５ｄを設けたことである。
４５ｃ、４５ｄを設けたことである。
第１図及び第４図に示した本実施例によれば、振動体の
縦方向の歪の節点近傍と、節円近傍を共に固定部として
、シリコン等の接着剤によって接着接合する固定部材を
設ける。または、弾性体ｌヨ設けられた圧力用の穴に圧
入用の突起を挿入することにより、応力集中による接着
はがれを除去することができた。また固定部面積が大幅
に削減されたことによって、接着剤の振動吸収による損
失が大幅に減った。加えて、固定部材が振動体と一体と
なって振動することがないので、より大きな進行性の振
動波を発生することができる。また、固定部材自体が、
緩衝体などによって機械的振動を吸収する必要がないの
で、伸縮性の乏しい材料を採用することが可能となった
。このため停止精度の向上が図れた。従って、簡単な構
造で、損失の少ない超音波モータの駆動を実現すること
ができる。
縦方向の歪の節点近傍と、節円近傍を共に固定部として
、シリコン等の接着剤によって接着接合する固定部材を
設ける。または、弾性体ｌヨ設けられた圧力用の穴に圧
入用の突起を挿入することにより、応力集中による接着
はがれを除去することができた。また固定部面積が大幅
に削減されたことによって、接着剤の振動吸収による損
失が大幅に減った。加えて、固定部材が振動体と一体と
なって振動することがないので、より大きな進行性の振
動波を発生することができる。また、固定部材自体が、
緩衝体などによって機械的振動を吸収する必要がないの
で、伸縮性の乏しい材料を採用することが可能となった
。このため停止精度の向上が図れた。従って、簡単な構
造で、損失の少ない超音波モータの駆動を実現すること
ができる。
以上のように、振動体の節部近傍を固定部とすることに
より、撮動体と固定部材との接合方法の自由度が増し、
機械的接合が可能となった。機械的接合と接着接合を併
用した固定手段によって、固定子る固定部材を超音波モ
ータに設けることにより、損失の少ない駆動が実現する
ことに加え、超音波モータ起動時、停止時に固定部が受
ける慣性力に対し、固定部接合強度が強力となり、停止
′精度が大幅に向上した。
より、撮動体と固定部材との接合方法の自由度が増し、
機械的接合が可能となった。機械的接合と接着接合を併
用した固定手段によって、固定子る固定部材を超音波モ
ータに設けることにより、損失の少ない駆動が実現する
ことに加え、超音波モータ起動時、停止時に固定部が受
ける慣性力に対し、固定部接合強度が強力となり、停止
′精度が大幅に向上した。
なお、第２の実施例では、固定部材４５の機械的接合部
は、節円近傍としたが、節点近傍でもよい。また、機械
的接合と接着接合との併用手段により固定したが、機械
的接合のみで固定してもよく、この際には、固定部にお
いて、シリコンゴム等の緩衝体を介して振動体を固定す
る部分を設ければ、機械的振幅の吸収という点で、より
効果的なものが得られる。
は、節円近傍としたが、節点近傍でもよい。また、機械
的接合と接着接合との併用手段により固定したが、機械
的接合のみで固定してもよく、この際には、固定部にお
いて、シリコンゴム等の緩衝体を介して振動体を固定す
る部分を設ければ、機械的振幅の吸収という点で、より
効果的なものが得られる。
発明の効果
以上のように本発明は、撮動体に生ずる縦方向歪振動の
節部近傍を固定部として用いる固定部材を設けることに
より、固定部の接合方法、固定部材の材質の枠が広がり
、固定部の接合強度の向上が図れ、停止精度のよい、損
失の少ない超音波モータの駆動が実現する。
節部近傍を固定部として用いる固定部材を設けることに
より、固定部の接合方法、固定部材の材質の枠が広がり
、固定部の接合強度の向上が図れ、停止精度のよい、損
失の少ない超音波モータの駆動が実現する。
第１図は本発明による超音波モータの構成の分解斜視図
、第２図は同超音波モータとその駆動回路を示す図、第
３図は本発明の第１の実施例における超音波モータの駆
動時における歪分布を拡大して示す図、第４図は本発明
による他の実施例における超音波モータの分解斜視図、
第５図は従来例の超音波モータの分解斜視図である。 １・・・・・・移動体、２・・・・・・弾性体、３，４
・・・・・・圧電振動子、５・・・・・、・固定部材。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第１図 ■−１８ ■−１９ 第２図 第 ３ − 第４図 ４２−−−（φ′、＋主イト ■−１９ 第５図 ■−１８
、第２図は同超音波モータとその駆動回路を示す図、第
３図は本発明の第１の実施例における超音波モータの駆
動時における歪分布を拡大して示す図、第４図は本発明
による他の実施例における超音波モータの分解斜視図、
第５図は従来例の超音波モータの分解斜視図である。 １・・・・・・移動体、２・・・・・・弾性体、３，４
・・・・・・圧電振動子、５・・・・・、・固定部材。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第１図 ■−１８ ■−１９ 第２図 第 ３ − 第４図 ４２−−−（φ′、＋主イト ■−１９ 第５図 ■−１８
Claims (2)
- （１）弾性体と電気−機械エネルギ変換子とから成る振
動体と、前記振動体に加圧接触する移動体を備え、前記
振動体に生ずる歪分布の振動の節部近傍を固定部とした
超音波モータ。 - （２）振動体を円板あるいは穴あき円板とし、前記振動
体の高次振動モードの節円近傍と、節点近傍を共に固定
部とした特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136573A JPS62293977A (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136573A JPS62293977A (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62293977A true JPS62293977A (ja) | 1987-12-21 |
Family
ID=15178422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61136573A Pending JPS62293977A (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62293977A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983874A (en) * | 1988-07-05 | 1991-01-08 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Vibrator and ultrasonic motor employing the same |
| US5237237A (en) * | 1990-03-12 | 1993-08-17 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor and drive method |
| WO2009008135A1 (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Panasonic Corporation | 振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置 |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP61136573A patent/JPS62293977A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4983874A (en) * | 1988-07-05 | 1991-01-08 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Vibrator and ultrasonic motor employing the same |
| US5237237A (en) * | 1990-03-12 | 1993-08-17 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor and drive method |
| WO2009008135A1 (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Panasonic Corporation | 振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置 |
| US7944119B2 (en) | 2007-07-12 | 2011-05-17 | Panasonic Corporation | Vibratory actuator and drive unit including the same |
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