JPS63220780A

JPS63220780A - 超音波モ−タ

Info

Publication number: JPS63220780A
Application number: JP62054456A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Sasaki; 佐々木　信俊; Akira Endo; 晃遠藤
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1987-03-09
Publication date: 1988-09-14

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】［発明の目的Ｊ（産業上の利用分野）この発明は、屈曲振動を利用した超音波モータに関する
。

（従来の技術）圧電素子を用いた超音波モータの研究、　１４１発が行
われでいるが、その原理、構造もさまざまである。たと
えば、弾性進行波を利用し回転運動を行う超音波モータ
は、第２７図および第２８図に示ずように複数個の圧電
素子６１を弾性体リングに取付け、該圧電素子６１を位
相の異なる信号で順次駆動すると弾性体リング６２には
楕円運動を行う弾性進行波６３が発生する。

この楕円運動を利用して弾性体リング６２に加圧接触さ
せたロータ６４を回転させていたが、この構成からなる
超音波モータでは多数個の圧電素子６１を要し、かつこ
れらの圧電素子６１をそれぞれ位相の、Ｓ？！なる信号
で駆動しなければならず、このため駆動回路が複雑とな
り大形化せざるを得なかった。また弾性体リング６２に
発生する弾性進行波６３の楕円運動を利用して回転運動
を１１でいるため、入力する電気エネルギーに対し出力
される機械的エネルギーが小さく効率が低い問題点があ
った。

（発明が解決しようとする問題点）この発明では、厚み方向または縦方向振動を行う圧電素
子を使用して駆動回路構成が簡易であり、出力効率の高
い、かつ小形化できる超音波モータを提供づる−６ので
ある。

［発明の構成１（問題点を解決するための手段）この発明になる超音波［−タは、ステータの一面からス
リットを設けるとともに、該スリットを設置）だ面に形
成した段差によって接触面を形成し、該接触面にロータ
を接触させ、または接触なるようにし、前記スリットに
よって区分されたステータの側面に凹部を設け、該凹部
の上下面に密着固定した厚み方向または縦方向振動を行
う圧電素子を駆動させることによりステータを屈曲振動
させロータを回転させるしのである。

（作用）この発明になる超音波モータは、ステータの側面に設け
た凹部に密着固定した厚み方向または縦方向振動を行う
圧電素子を駆動することによりステータに屈曲振動を生
じさせ、該屈曲振動を直接ロータに伝達づるものである
から、ステータからロータへの伝達効率が高くなるもの
である。

（実施例）実施例１第１図に分解斜視図、第２図に組立図を示すように、厚
み方向または縦方向振動を行う圧電素子１はステータの
一表面から形成したスリット１２によって区分された側
面に凹部８を設け、該凹部８の上下面に密着させ、接着
などにより固定されており、前記ステータ２の前記スリ
ット１２を形成した面にはロータ３．ベアリング４、ワ
クシ１フ５．スプリング６などを介してビス７によりス
テータ２に加圧状態のまま取着される。前記ステータ２
は図示のように、前記２本のスリット１２を形成したは
か段差１１を設ＧＪ　、該段差１１によって接触面１０
を形成しＣある。このような構成からなる超音波モータ
において、圧電素子１に電圧を印加して駆動させると、
ステータ２は２本のスリット１２を形成しであるために
、図示のような屈曲振＃ｈ１４を行うので接触面１０に
は１３なるベクトルが働き、これにＪ、ってロータ３は
回転する。このステータ２の他の例を第３図〜第７図に
示すが、それぞれ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ。

１２ｅがスリットであり、１０ａ、１０ｂ。

１０ｃ、１０ｄ、１０ｅが接触面で、ロータに接する部
分であり、１１ａ、１１ｂ、ｌｌｃ。

１１ｄ、１１ｅは段差である。なＪ３、ｆｆ１３図４３
よび第４図ではスリット１２ａ、１２ｂを直線的平行状
のものを示したが、第５図に示ずように曲線的なスリッ
ト１２ｃの如く湾曲状にしたちのぐもよい。また、第６
図に示したステータの正面図を第８図に示すが、第６図
および第７図のようにスリンｔ−１２ｄ、１２ｃはひと
つづきになっていてもよい。さらに接触面については、
第４図、第５図および第７図に示すように細分化されて
いるような構成でもよい。また第９図〜第１２図にステ
ータの接触面の拡大１個を示すが、第９図に示すように
接触面１０１は外から内に下がった勾配を有した構造で
６よく、第１０図に示すように細分化し、勾配を右する
段差状の接触面１０Ｑでもよい。この場合ステータが屈
曲したとぎ、ロータに接Ｊる面積を人きくとれるため、
より大きな１−ルクを右し、伝達効率がすぐれているこ
とが確認された。、’ｔ’Ｌお、第１１図に示すように
接触面１０ｈは外から内に上がった勾配、第１２図に示
すように曲線からなる勾配の接触向１０１でもよい。こ
のような勾配を用いて超音波の回転方向を任意に定める
ことも可能ひある。また第２図においてステータ２　Ｇ
Ｊ接接触１０にてロータ３に接触している旨述べたが、
屈曲振動を行ったときのみロータ３が接触向１０に接触
するようにしてもよい。

実施例２第１３に斜視図、第１４図に平面図を承りように、ステ
ータ１８に３本以上のスリット２２を形成し、該スリッ
ト２２に相当する数の段差２１および接触向２０を設け
、その他は実施例１の第１図４３よび第２図と同じよう
な部品を用いて超音波モータを構成する。なお、前記ス
リット２２により区分された前記ステータ１８の側面に
設けた凹部２３は、圧電素゛了を密着固定するためのも
のであり、圧電素子の密着固定構造としで、凹部２３の
上下面に密着固定することは勿論ぐある。このようなス
テータの他の実施例として第１５図の如く段差２１ａに
よって形成しノζ接触面２０ａを径方向に細分したり、
あるいは第１６図の如（段差２１ｂによって形成した接
触面２０ｔ）を円周状に綱介したものでもよい。さらに
この径方向と円周状とを組合せたものからなる段差およ
び接触面を設けたものも同様の効果を得ることができる
し、接触面に勾配を形成したもので６よい。

実施Ｎ３第１７図に斜視図、第１８図に平面図、第１９図に圧Ｍ
素子を固着したときの側面図に示すもので構成し、ｆｉ
ｆ１１型の厚み方向または縦方向振動を行う圧電素子を
用い、他は実施ＰＡ１と同様の部品を使用した超音波モ
ータの実施例を示す。すなわち第１７図および第１８図
ｔよ、スリット３２１段差３１．接触面３０　Ｊｊ　Ｊ
：び凹部３３を形成したものであり、第１９図は該凹ｒ
Ｊｉ３３に積層型の圧ｆｆｉ素子３５を５１着したと３
の構成を示すものであり、第２０図は接触ｉＴ＋１３０
ａをｎ線状に細分したちのぐある。またステータの形を
第２１図の如く６角形として接触面３０ｂ１段差３１ｂ
およびスリット３２ｂを形成し、たちのなど、ステータ
の形を多角形としたものも同効である。

実施例４第２２図にｆｆ電素子を固着したときのステータの正面
図、第２３図にステータの平面図を示す。すなわち積層
型の厚み方向または縦方向振動を行う圧電素子４５はス
テータ３８のスリット４２によって区分された側面の凹
部４３に取付けられており、該スリット４２および凹部
４３は切り火き４４をイｉしている。第２２図および第
２３図におい−＜接触面は４０で、段差（、監４′１で
ある。この実施例でもステータの形は円形（、ｌ限らず
、第２４図に承りように４角形など多角形のものを用い
てしよい。第２４図中４００は接触面、４１ａ１汀■、
４２ａはスリットである。

実施例５第２５図にＩＥ？ｉ素了を同右し・たステ〜りの正面図
、第２６図に平面図を示す。第２５図に示すようにスリ
ット５２により区分されたステータの両側面に凹部を設
け、それぞれの凹部の上下面に密着して８！ｉｎ型の厚
み方向または縦方向振動を行う圧電素子５５を固定する
。５０ａおよび５０　ｂ　Ｇ、を接触部、５１は段差で
ある。

このような構造のステータをイ１する超ｎ波（己−夕に
おいて、接触部５０ａが上に、接触部５０ｂが下になる
ような屈曲揚動をさせるときと、接触部５０ａが下に、
接触１５０ｂが４−になるような屈曲振動をさせるとき
とでは、ロー・りの回転方向が異なるため、正転９反転
の可能な超音波モータを実現できる。

なお、以上述べた実施例などのほか、接触面が勾配を有
するもの、または接触向を細分化し勾配を有する段差と
し！ごものでもよい。、、ｔ！ごスラータに形成したス
リットは２本以上の蛾のを実施例としたが、中心または
中心をはずしまた１本のスリットでも、スリットの側面
および底面を段差状としたものやスリブ１へ幅を変化さ
Ｕたもので６かまわない。なＪｊ、スリット椙Ｕ　Ｊ３
よびスリット形状については、上記で個々に述べたしの
それぞれに限定されることなく、必要に応じそれぞれの
組合せから構成するか、あるいは設計変更の範躊で適宜
に考えられる構成としても屈曲撮動を得ることができ、
実施例と同じ効果を得ることができる。

さらに、圧電水子の駆動信号は交流信号はもとより、パ
ルス信号の如きものぐもよく、複数の圧電素子を用いた
とさ゛は、位相λを右りる交流ｆｔ号、パルス１ｇ号で
それぞれのＪＵ−電素子を駆動してもよい。

また、【コータＪ３よび／または接触面にはゴム２繊維
、高分子４を料またはこれらを含む複合材料などからな
る摩擦材などを設けでもよい。

［発明の効果１この発明になる超へ波七−夕によれば、従来のように複
数の圧ｉｓ子にそれぞれ位相の異なる駆動信号を必要と
じず、厚み方向または縦方向＆８を行う圧電素子に重相
の駆動信号を印加するだけて・も回転運動が得られ、構
造的にも回路的にもシンプルになり、また直接屈曲振動
を利用するためステータからＬｌ−夕への伝達効率が非
常にすぐれている効果をイエする。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２６図は本発明の実施例を示し、第１図は超
音波モータの分解斜視図、第２図は超音波［−タの正面
図、第３図〜第７図は実施例に係るステータイれぞれを
示づ平面図、第８図は第６図のステータの正面図、第９
図〜第１２図は接触面を勾配としたステータそれぞれを
示す−・部拡人正面図、第１３図はステータの他の実施
例を１．４斜視図、第１４図〜第１６図は他の実施例に
係るステー・夕それぞれを示す平面図、第１７図は他の
実施例に係るステータを示す斜視図、第１８図はステー
タの伯の実施例を示ず平面図、第１９図は圧電素子を固
着したどぎの他の実施例に係るステータを示す側面図、
第２０図および第２１図は他の実施例に係るステ・−夕
それぞれを示１平面図、第２２図は他の実施例になる圧
電水子を固着ｉ）だステータの正面図、第２３図および
′ＰＩ２／１図＆、１他の実施例に係るステータぞれぞ
れを示ず平面図、第２５図は圧電素子を固着したときの
他の実施例に係るステータを示す正面図、第２６図１よ
他の実施例に係るステータをｉＪ＼す平面図、第２７図
は従来のｔＯｇ波モータを示す分解斜視図、第２８図は
従来の超音波モータの構成を示す斜視図である。１・・・ｌ〕二電木子、２・・・ステータ、３・・・ａ
−タ。８・・・凹部、１０・・・接触面、１１・・・段差。１２・・・スリブ１〜．１：３・・・ベクトル。１４・・・ｌ１１１曲娠動特　　許　　出　　願　　人マル」ン坩７−株式会社 ◎ｚ５７１シイ１４べ°アリｚ′７゛疋品な遭モー７−／＃１斗科捉図竿１図第　　６　　図　　　　　　　　　　　　　　　第　　
７　　図ステータの正面図第８図第　　９　　図ステータのロータに接する接触面の拡大同第　　１０　
　図第　　１１　　図ステータのロータに接する接触面の拡大同第　　１２　
　図ステータの他の実施例の斜視図　　　　スデ、りの他の
実施例の平面図第　　１３　　図　　　　　　　　　　
　　　　　第　　１４　　図ステータの他の実施例の平
面図　　　　ステータの他の実施例の平面図第　　１５
　　図　　　　　　　　　　　　　　第　　１６　　図
第　　１８　　図第１９図ステータの他の実施例の平面図第　　２０　　図ステータの他の実ｍＩｊｌＡの平面同第　　２１　　図他の実施例のステータの正面図第２２図他の実施例のステータの平面図第　　２３　　図他の実施例のス〒゛−タの平面図第　　２４　　　図第２５図他の実施例のステータの平面図第　　２６　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一表面から１個以上のスリットおよび該スリット
を形成した面に設けた段差を有するステータと、前記ス
リットにより区分された前記ステータの側面に凹部を設
け、該凹部の上下面に密着固定した厚み方向または縦方
向振動を行う圧電素子と、前記ステータに当接するロー
タとを具備し、該ロータが前記ステータの段差により形
成された接触面に接触する構成からなる超音波モータ。
（２）凹部がステータの両側面にそれぞれ２個以上形成
されており、該それぞれの凹部に圧電素子を固定した特
許請求の範囲第（１）項記載の超音波モータ。
（３）段差により形成された接触面が細分されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２
）項記載の超音波モータ。
（４）接触面が勾配を有していることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項〜第（３）項のいずれかに記載の
超音波モータ。
（５）圧電素子が積層型であることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項〜第（４）項のいずれかに記載の超
音波モータ。