JPS6292780A - 圧電モ−タ用ボルト締め超音波楕円振動子 - Google Patents
圧電モ−タ用ボルト締め超音波楕円振動子Info
- Publication number
- JPS6292780A JPS6292780A JP60231020A JP23102085A JPS6292780A JP S6292780 A JPS6292780 A JP S6292780A JP 60231020 A JP60231020 A JP 60231020A JP 23102085 A JP23102085 A JP 23102085A JP S6292780 A JPS6292780 A JP S6292780A
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- JP
- Japan
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- bolt
- vibrator
- piezoelectric
- diameter
- ultrasonic elliptical
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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〕
本発明は圧電超音波モータに係わり、さらに詳しくはそ
のステータを構成する超音波楕円振動子の改良に関する
。
のステータを構成する超音波楕円振動子の改良に関する
。
本発明者は圧電超音波モータおよび、これを駆動する超
音波楕円振動子に関し、多数の提案をして来た。中でも
片持梁状超音波楕円振動子を用いたモータは実用上価れ
た特性を示すので、特願昭５９−１７２４２９号を始め
とし２０余件の出願をして来た。
音波楕円振動子に関し、多数の提案をして来た。中でも
片持梁状超音波楕円振動子を用いたモータは実用上価れ
た特性を示すので、特願昭５９−１７２４２９号を始め
とし２０余件の出願をして来た。
この片持梁型超音波モータは、低速・大トルクを高効率
で出力できる特徴があるので、実用上の価値が高い。モ
ータを駆動するには超音波楕円振動子の共振周波数に一
致する正弦波電圧を印加するので、高出力を得るには高
電圧を要する。従来提案して来たモータでは、モータの
サイズにかかわらず少なくとも５０ボルト程度の電圧を
要し、それ以下の電圧を印加しても有効な出力は得られ
ず、低電圧駆動のできないことが欠点であった。
で出力できる特徴があるので、実用上の価値が高い。モ
ータを駆動するには超音波楕円振動子の共振周波数に一
致する正弦波電圧を印加するので、高出力を得るには高
電圧を要する。従来提案して来たモータでは、モータの
サイズにかかわらず少なくとも５０ボルト程度の電圧を
要し、それ以下の電圧を印加しても有効な出力は得られ
ず、低電圧駆動のできないことが欠点であった。
この発明は、従来の片持梁状超音波楕円振動子を用いた
圧電モータが持っていた低電圧駆動ができないという欠
点を解決し、低電圧駆動で大出力が得られる実用性に優
れた圧電モータに用いる超音波楕円振動子を提供するこ
とを目的とする。
圧電モータが持っていた低電圧駆動ができないという欠
点を解決し、低電圧駆動で大出力が得られる実用性に優
れた圧電モータに用いる超音波楕円振動子を提供するこ
とを目的とする。
現在実用化されている超音波振動子は、そのほとんどが
ボルト締めランジュバン型振動子と呼ばれる縦振動を発
生する振動子である。ランジュバン型振動子におけるボ
ルトの役割は圧電素子を締め付けると同時に発生した振
動を金属丸棒からなる共振子に導く作用を′］るもので
ある。共振子の振動強度は丸棒の断面積で決まるが、一
般に丸棒の方がボルトより径がずっと太いので強度が強
過きる。このため丸棒の端部を中空の筒状にして強度調
整をしている。しかし、本発明の対象とする片持梁型超
音波楕円振動子では、直接縦振りＪ子を締め付けるので
はなく、ねじり結合子を固定支持し、ねじり結合子の円
盤を通して、縦振動子および圧電素子を締め付ける。し
たかって、振動子強度は円盤の屈曲モードに対する強度
で決まるが、屈曲モードは強度が小さいので、ランジュ
バン振動子の場合より細いボルトを用いて強度整合すれ
ばよい。
ボルト締めランジュバン型振動子と呼ばれる縦振動を発
生する振動子である。ランジュバン型振動子におけるボ
ルトの役割は圧電素子を締め付けると同時に発生した振
動を金属丸棒からなる共振子に導く作用を′］るもので
ある。共振子の振動強度は丸棒の断面積で決まるが、一
般に丸棒の方がボルトより径がずっと太いので強度が強
過きる。このため丸棒の端部を中空の筒状にして強度調
整をしている。しかし、本発明の対象とする片持梁型超
音波楕円振動子では、直接縦振りＪ子を締め付けるので
はなく、ねじり結合子を固定支持し、ねじり結合子の円
盤を通して、縦振動子および圧電素子を締め付ける。し
たかって、振動子強度は円盤の屈曲モードに対する強度
で決まるが、屈曲モードは強度が小さいので、ランジュ
バン振動子の場合より細いボルトを用いて強度整合すれ
ばよい。
ねじり結合子の振動強度は円盤の厚さ、直径でほぼ決ま
り溝幅、梁の厚さ梁の高さなどで詳細が決まるが、一方
、一般に共振周波数が４０ＫＨｚ附近になるように設計
されていることから、振動強度はねじり結合子の円盤の
直径によって決まると見てよ°い。直径の大きい円盤に
は太いボルトが、小さい円盤には細いボルトが用いられ
る。
り溝幅、梁の厚さ梁の高さなどで詳細が決まるが、一方
、一般に共振周波数が４０ＫＨｚ附近になるように設計
されていることから、振動強度はねじり結合子の円盤の
直径によって決まると見てよ°い。直径の大きい円盤に
は太いボルトが、小さい円盤には細いボルトが用いられ
る。
以下、本発明を実施例に従って説明する。
実施例１
第１図は、本発明の一実施例を示す片持梁状超音波楕円
振子を用いた圧電振動子の構造説明図である。
振子を用いた圧電振動子の構造説明図である。
構造そのものは従来のこの種超音波モータの構造と何ら
異なるところがないので、説明の詳細は省略する。異な
る点はキャップボルト８の太さをねじり結合子円盤７の
径に見合う太さに選んだことにあるので、従来例との差
異を図示することはできない。つまり構成は、Ｐｂ
（Ｚｒ Ｔｉ ） Ｏｚ系圧電セラミック１．２の正電
極間同志対向させ、端子板３．４と重ねてアルミニウム
座金５にセットしたキャップボルト８に通し、さらにア
ルミニウム円盤６を重ねたのち、キャップボルトの先端
をねじり結合子７のねし孔に嵌め締め付けて、一体化し
超高波楕円振動子を構成した。
異なるところがないので、説明の詳細は省略する。異な
る点はキャップボルト８の太さをねじり結合子円盤７の
径に見合う太さに選んだことにあるので、従来例との差
異を図示することはできない。つまり構成は、Ｐｂ
（Ｚｒ Ｔｉ ） Ｏｚ系圧電セラミック１．２の正電
極間同志対向させ、端子板３．４と重ねてアルミニウム
座金５にセットしたキャップボルト８に通し、さらにア
ルミニウム円盤６を重ねたのち、キャップボルトの先端
をねじり結合子７のねし孔に嵌め締め付けて、一体化し
超高波楕円振動子を構成した。
この振動子をステータとして、端面つまりねじり結合子
７の梁部の上面中心のねじ孔にロータ９の支持ボルトを
ねじ込むことにより、ロータに圧着力を作用させた。端
子板３．４のリード線に４０ＫＨｚ附近にある共振周波
数の正弦波電圧を印加して、ロータ９を回転し、モータ
を作動させた。
７の梁部の上面中心のねじ孔にロータ９の支持ボルトを
ねじ込むことにより、ロータに圧着力を作用させた。端
子板３．４のリード線に４０ＫＨｚ附近にある共振周波
数の正弦波電圧を印加して、ロータ９を回転し、モータ
を作動させた。
ここで、直径の異なる数種類のボルトを用いて、動作特
性を調べた。ねじり結合子の直径の異なる種々の太さの
モータについて特性を調べ、さらにアルミニウム円盤６
の変わりに台形円盤１６を用い、。
性を調べた。ねじり結合子の直径の異なる種々の太さの
モータについて特性を調べ、さらにアルミニウム円盤６
の変わりに台形円盤１６を用い、。
第２図に示したようにセラミックの径よりも細い径のね
じり結合子と組み合わせて特性を測定した。
じり結合子と組み合わせて特性を測定した。
この場合は事情が複雑であり、結果的には圧電振動子の
径によってボルトの最適太さが決まるようである。
径によってボルトの最適太さが決まるようである。
上述した測定結果、すなわち、片持梁状超音波楕円は振
動子を構成するセラミック振動子およびねじり結合子の
各種サイズに対する締め付はボルトの太さの影響を次の
表に示す。表中の○は３種類のボルトのなかで、もつと
も低電圧で滑らかに回転した場合であり、最適条件を示
していると考えられる。
動子を構成するセラミック振動子およびねじり結合子の
各種サイズに対する締め付はボルトの太さの影響を次の
表に示す。表中の○は３種類のボルトのなかで、もつと
も低電圧で滑らかに回転した場合であり、最適条件を示
していると考えられる。
以上説明したように本発明では、圧電振動子とねじり結
合子とをボルトで締め付けて、一体化した超音波楕円振
動子において、締め付はボルトの太さをねじり結合子の
円盤の直径の１／３から１／８の範囲における、ねじり
結合子の振動子強度と整合する太さに選ぶ構成をとった
。そのためアドミッタンスを最大にすることができ、し
たがって超音波モータのステータに用いた場合、より低
い電圧を印加して、より大きな回転出力を得ることがで
き。低電圧駆動の超音波モータのステータに適用できる
などの効果がある。
合子とをボルトで締め付けて、一体化した超音波楕円振
動子において、締め付はボルトの太さをねじり結合子の
円盤の直径の１／３から１／８の範囲における、ねじり
結合子の振動子強度と整合する太さに選ぶ構成をとった
。そのためアドミッタンスを最大にすることができ、し
たがって超音波モータのステータに用いた場合、より低
い電圧を印加して、より大きな回転出力を得ることがで
き。低電圧駆動の超音波モータのステータに適用できる
などの効果がある。
第１図は本発明による圧電モータ用ボルト締め超音波楕
円振動子の一実施例を示す正面図、第２図は本発明の別
の実施例を示す正面図である。 １、 ２． ＩＬ １２・・・圧電セラミック振動子、
３゜４、１３．１４・・・端子板、５．１５・・・キャ
ップボルト用座金、６，１６・・・アルミニウム円盤、
７，１７・・・ねじり結合子、８．１８・・・キャップ
ボルト、９．１９・・・ロータ、１０．２０・・・出力
シャフト。
円振動子の一実施例を示す正面図、第２図は本発明の別
の実施例を示す正面図である。 １、 ２． ＩＬ １２・・・圧電セラミック振動子、
３゜４、１３．１４・・・端子板、５．１５・・・キャ
ップボルト用座金、６，１６・・・アルミニウム円盤、
７，１７・・・ねじり結合子、８．１８・・・キャップ
ボルト、９．１９・・・ロータ、１０．２０・・・出力
シャフト。
Claims (1)
- （１）少なくとも圧電振動子とねじり結合子とをボルト
で締め付けて一体化し、圧電振動子で発生した縦振動を
同一周波数のねじり振動に変換することにより、ねじり
結合子の端面に超音波楕円振動を発生するように構成し
た超音波楕円振動子の捻り結合子の端面に圧着したロー
タを回転させる圧電超音モータ用ボルト締め超音波楕円
振動子において、前記圧電振動子の直径の１／３よりも
細く、１／８よりも太い直径を有する前記ボルトを用い
たことを特徴とする圧電モータ用ボルト締め超音波楕円
振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60231020A JPH0736709B2 (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 圧電モ−タ用ボルト締め超音波楕円振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60231020A JPH0736709B2 (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 圧電モ−タ用ボルト締め超音波楕円振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6292780A true JPS6292780A (ja) | 1987-04-28 |
| JPH0736709B2 JPH0736709B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=16916996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60231020A Expired - Lifetime JPH0736709B2 (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 圧電モ−タ用ボルト締め超音波楕円振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736709B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114915208A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-08-16 | 合肥工业大学 | 一种纵切复合压电电机 |
-
1985
- 1985-10-18 JP JP60231020A patent/JPH0736709B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114915208A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-08-16 | 合肥工业大学 | 一种纵切复合压电电机 |
| CN114915208B (zh) * | 2022-07-12 | 2024-03-01 | 合肥工业大学 | 一种纵切复合压电电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0736709B2 (ja) | 1995-04-19 |
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