JPS6260481A - 片持梁状超音波楕円振動子およびこれを用いた超音波モ−タ - Google Patents

片持梁状超音波楕円振動子およびこれを用いた超音波モ−タ

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JPS6260481A
JPS6260481A JP60197751A JP19775185A JPS6260481A JP S6260481 A JPS6260481 A JP S6260481A JP 60197751 A JP60197751 A JP 60197751A JP 19775185 A JP19775185 A JP 19775185A JP S6260481 A JPS6260481 A JP S6260481A
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vibration
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elliptical
ultrasonic
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Akio Kumada
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Hitachi Maxell Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
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    • HELECTRICITY
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    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/0045Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes

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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、楕円モードを有する片持梁状超音波振動子と
これをトルク源とする超音波モータに係り、さらに詳し
くは片持巣状超音波楕円振動の改良に関する。
〔従来の技術およびその問題点〕
本発明者は、この種の片持粱状超音波楕円振動子および
これをトルク源とする超音波モータに関して、例えば特
願昭59−172429を始め。
その改良を含めて10件以上の出願を行ってきた。
これら従来の片持粱状超音波楕円振動子は、第4図(a
)に示すように、端面、即ち’fJ 21 xの自由端
面に4面の法線を一方の径とする楕円振動31を発生す
ることによって、該g!!211の自由端面に圧着され
たロータに強力な回転トルクを生じさせるようになって
いる。この楕円振動は31は、梁211と一体に形成さ
れた屈曲振動板21゜の屈曲振動25に基づくねじれ振
動2−6と、二九を励振している同一周波数のたて振動
とを合成することによって発生される。ここに、屈曲振
動板21oの屈曲振動が梁21zのねじり26に変換さ
れるのは、第4図(b)に示すように、染211の長手
方向が屈曲振動板21oの屈曲振動の中心線X−Xに対
して傾斜した配置になっていることに基づくものである
。かように、片持粱状超音波楕円振動子の端面にロータ
を回転するための楕円振動を生じるためには、屈曲振動
板21oの屈曲振動の中心線X−Xに対して渠211を
傾斜して配置することが必須要件となるが、かかる構造
を採ると、乗211に作用するねじれの方向は、染21
 zの長手方向と直交せずに傾斜した方位となり、直交
方向からのずれ成分を有することになる。
このため、上記片持粱状超音波楕円振動子を固定子とし
、その端面にロータを圧着した超音波モータにおける回
転トルクベクトル28.28’は、第4図(b)に示す
ように、ロータの円周の接線方向の成分27.27′の
他にロータの径方向の成分29.29’を有するので、
この径方向成分が摺動面を径方向に擦ることになる。こ
の径方向の成分29.29’は、勿論ロータに回転トル
クを生じるはずがなく1片持渠状超音波楕円振動子の端
面とロータの摺動面を摩耗する悪影響を与えるだけであ
る。しかしながら、梁211にねじり振動を生じさせる
ためには、叙上の如< ’14211を屈曲振動板21
oの屈曲振動の中心線に対して傾斜配置せねばならず、
このことがまた、径方向成分を作る関係にある。
従来の片持粱状超音波楕円振動子を用いたモータには、
このような宿命的な欠点があったのである。
本発明は、上記片持粱状超音波楕円振動子を回転トルク
源とした超音波モータのトルク発生方向が、ロータの円
周の接線方向に対してずれ成分を有するため摺動面の摩
耗の原因となるという宿命的な欠点を解決し、以って耐
久性に優れた超音波モータとこれに必要な片持粱状超音
波楕円振動子を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記の目的を達成するため、圧電厚み振動子
と一体に組合わせられたねじり振動結合子の染に、少な
くとも1つのローラ保持手段を形成し、上記染に作用す
る楕円振動のうちローラの回転に関与しない成分゛が、
酸ローラ保持手段に装着されたローラの周壁側に作用す
るようにしたことを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下1本発明の片持粱状超音波楕円振動子およびこれを
トルク源とする超音波モータの実施例を説明する。
実施例1 片持粱状超音波楕円振動子の基本構成は従来用いられて
来たものと同じであり、第1図及び第2図に示されてい
る。即ち、PZTなどの圧電セラミックスで作製された
圧電厚み振動子3x、3zを正電極同志向かい合わせて
リード線4,5の付いた端子板を重ね、さらにこれら圧
電厚み振動子31.3zの両側にアルミニウム製の円板
状座金2.6を重ねると共に、上記円板状座金2側にア
ルミニウムあるいはステンレスのように超音波吸収率の
低い材質にて形成されたねじり結合子1を重ね、上記円
板状座金6の下方から通したキャップボルト61をねじ
り結合子1の屈曲振動板210の中心のボルト孔に締付
けて片持粱状超音波楕円振動子を構成した。従来の振動
子との違いは、ねじり結合子1の染11の中央部に円錐
状の凹陥部13を凹設し、梁1】が2つの部分に分断さ
、hている点である。
この片持粱状超音波楕円振動子を固定子とし、円錐状ロ
ーラを有するロータを圧着することによって、第1図に
示すような超音波モータを植成することができる。即ち
、上記凹陥部1コに内接可能な円錐ローラ7に柔軟性シ
ート8を重ね、円板9に圧入した出力シャフト10をロ
ーラフに通すことによってロータを構成し、該ロータの
上記出力シャフト10を固定子のキャップボルト6□の
中心孔に貫き通し、ボールベアリング+02をはめた先
端部をナツト101で締めて、b記円錐ローラ7を固定
子に圧着した。尚、上記円錐ローラ7は、例えば鋼など
4i!!’Jfにして耐摩耗性の高い材料をもって作製
した。
リード4!4.5の間に35K)Izの正弦波電圧を7
5V印加すると、厚み振動子3に発生したたて振動で、
ねじり結合子1の屈曲振動板12の溝IJの両側の三日
月状の脚部が振動すると、中心をキャップボルトd1で
支持されている屈曲振動板1−が溝14の中心線を軸と
して二つ折するように屈曲振動する。その結果、屈曲振
動板12上に上記溝14と傾斜した方位に配置された9
 1 zにねじり振動が生じ、pl 1の分断面に圧着
された円錐ローラ7に強力な回転トルクが生じて、出力
シャフト10が約8Orpmで回転し、超音波モータの
機能を確認した。また、その回転は1円錐ローラ7を用
いたので、従来の円板ローラを固定子端面に圧着した構
成の超音波モータと比べてスムースであった。
尚、上記柔軟性シート8は円錐状ローラ7にかかるたて
方向の振動を吸収すると共に、円錐状ローラフの駆動力
を円板9を介して出力シャフト10に伝達するためのも
のであって、例えばシリコンゴムシートなど、柔軟にし
て摩擦係数の大きいゴム状体にて形成される。
実施例2 第2図に1本発明の第2実施例を示す。この図において
、11はねじり振動結合子、12はロータ、13はロー
ラを示し、その他第1図において示したと同様の部材に
ついては同一の符合が表示されている。
ねじり振動結合子11の梁11 xには、第2図におい
て14で示したように球面状の凹陥部が加工されており
、該Q 11 xの分断面に、同様の球面に加工された
半球状ローラ13が内接されている。ただし、球面の曲
率半径は、 ’fJ L l xの凹陥部14の方が、
半球状ローラ13よりやや大きく形成されている。この
ため摺動面での接触は半球状ローラ13の最大径の部分
に限られるので、圧着力を大きくしても、又、振動子の
振幅を大きくしても、半球状ローラ13が凹陥部14に
喰い付くことがなくなり、−ステータとロータの圧着力
を大きくしてもローラの食い付き現象を生じることがな
くなった。
実施例3 第3図に1本発明の第3実施例を示す。この図において
、21はねじり振動結合子、22はロータ、23はロー
ラを示し、その他第1図において示したと同様の部材に
ついては同一の符合が表示されている。
ねじり振動結合子21の築211には、第3図において
24で示したように、円錐形の突起が突設されており、
該突起24に、下面中央部に円錐形の凹陥部23xが凹
設された半球状ローラ23が外接されている。
上記実施例の超音波モータにおいても、ねじり振動結合
子21の乗211に作用する楕円振動のうち半球状ロー
ラ23の回転に関与しない成分が。
ステータとロータの圧着力として作用するので。
両部材の摺動面における摩耗がwc殺される。
〔発明の効果〕
以上説明したように1本発明では屈曲振動板上に、振動
中心軸と斜めの方位に梁を載せた構造のねじり振動結合
子と圧電厚み振動とを組合わせて。
一体化することにより、圧電振動子で発生したたて振動
子と同じ周波数の振動を染に生じさせ、振動子の端面に
たて振動と同一周波数のねじり振動が結合した楕円震度
が発生する超音波楕円振動子において、梁を小なくとも
2分し、その断面に現われる楕円振動を利用する構成を
とったから、梁のねじり振動における径方向成分がロー
タに対する圧着力として作用し、したがってロータを擦
ことなく、きしみ音を出したり、!A常な摩耗を生ずる
ことなく、ロータの回転をよりスムーズにすることがで
きた。その結果ロータの摩耗を少なくシ。
長寿命化することができ、かつ1回転むらをなくし、回
転を安定化させろことができ、大出力を得るため振動子
の振幅を大きくしてもロータの食い付き現象などが現わ
れないよう、防止することができた。以上述べたように
本発明にかるる円錐ロータ型超音波及び振動子は実用上
の大き−な効果を発揮するものである。−
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波モータ及び振動子の一実施
例を示す断面図、第2図は本発明の第2実施例を示す超
音波モータの一部断面図、第3図は本発明の第3実施例
を示す超音波モータの一部断面図、第4図(a)(b)
は片持梁超音波楕円振動子における振動モードと回転ト
ルクベクトルの径方向ずれ成分との説明図である。 1.1】・・・・・ねじり振動結合子、2.12・・・
・・・座金、3,13・・・・・・圧電厚み振動子、4
,5゜14.15・・・・・・リード線付端子板、6.
16・・・・・・ボルト座金、7.17・・・・・・ロ
ータ、8・・・・・・柔軟性シート、9.’19・・・
・・・シャフトドライブ円板、to、20・・・・・・
出力シャフト、21o・・・・・・ねじり結合子円板状
台座、211・・・・・・ボルト孔、25・・・・・・
屈曲振動を示す矢印、2G・・・・・・ねじり振動を示
す矢印、27・・・・・・回転トルクベクトル、28・
・・・・・駆動トルクベクトル、29・・・・・・径方
向成分230・・・・・・梁の分断面、31・・・・・
・楕円振動代理人弁理士  弐 順次部 ゼ、 °・・r”ii  ′ 第1図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)屈曲振動板の振動中心軸に対して斜めの方向に延
    びる粱が形成されたねじり振動結合子と圧電厚み振動子
    とを一体に組合わせることにより、上記粱に上記圧電厚
    み振動子で発生したたて方向の振動およびこれと同一周
    波数のねじり振動が結合した楕円振動を発生する片持粱
    状超音波楕円振動子において、上記粱に少なくとも1つ
    のローラ保持手段を形成し、上記粱に作用する楕円振動
    のうちローラの回転に関与しない成分が、該ローラ保持
    手段に装着されたローラの周壁側に作用するようにした
    ことを特徴とする片持粱状超音波楕円振動子。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の片持粱状超音波楕円
    振動子において、粱に形成されるローラ保持手段が、截
    頭円錐形のローラを内接可能な凹陥部であることを特徴
    とする片持粱状超音波楕円振動子。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載の片持粱状超音波楕円
    振動子において、粱に形成されるローラ保持手段が、半
    球形のローラを内接可能な凹陥部であることを特徴とす
    る片持粱状超音波楕円振動子。
  4. (4)特許請求の範囲第1項記載の片持粱状超音波楕円
    振動子において、粱に形成されるローラ保持手段が、粱
    の中央部に突設された截頭円錐形の突起であることを特
    徴とする片持粱状超音波楕円振動子。
  5. (5)該屈曲振動板の振動中心軸に対して斜めの方向に
    延びる粱が形成されたねじり振動結合子と圧電厚み振動
    子とを一体に組合わせることにより、上記粱に上記圧電
    厚み振動子で発生したたて方向の振動およびこれと同一
    周波数のねじり振動が結合した楕円振動を発生する片持
    粱状超音波楕円振動子と、上記粱に圧接されるロータと
    から成る超音波モータにおいて、上記粱に少なくとも1
    つのローラ保持手段を形成すると共に、該ローラ保持手
    段にローラを内接または外接し、上記渠に作用する楕円
    振動のうちローラの回転に関与しない成分が上記ローラ
    の周壁側に作用するようにしたことを特徴とする超音波
    モータ。
JP60197751A 1985-04-19 1985-09-09 片持梁状超音波楕円振動子およびこれを用いた超音波モ−タ Expired - Lifetime JPH0646868B2 (ja)

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EP86102249A EP0198183B1 (en) 1985-04-19 1986-02-20 Ultrasonic motor
DE8686102249T DE3686345T2 (de) 1985-04-19 1986-02-20 Ultraschallmotor.
US06/831,578 US4642509A (en) 1985-04-19 1986-02-21 Ultrasonic motor using bending, longitudinal and torsional vibrations

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01117672A (ja) * 1987-10-30 1989-05-10 Nec Corp 超音波モータの駆動方法
JPH01157593U (ja) * 1988-04-18 1989-10-31
US4885499A (en) * 1988-02-12 1989-12-05 Ngk Spark Plug Co., Inc. Ultrasonic driven type motor
US4933590A (en) * 1988-03-11 1990-06-12 Nec Corporation Ultrasonic motor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01117672A (ja) * 1987-10-30 1989-05-10 Nec Corp 超音波モータの駆動方法
US4885499A (en) * 1988-02-12 1989-12-05 Ngk Spark Plug Co., Inc. Ultrasonic driven type motor
US4933590A (en) * 1988-03-11 1990-06-12 Nec Corporation Ultrasonic motor
JPH01157593U (ja) * 1988-04-18 1989-10-31

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