JP2013021788A - Ultrasonic motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば圧電素子等の振動子の振動を利用する超音波モータに関する。 The present invention relates to an ultrasonic motor that uses vibration of a vibrator such as a piezoelectric element.
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、圧電素子等の振動子の振動を利用した超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータと比較して、ギア無しで低速高推力が得られる点、保持力が高い点、高分解能である点、静粛性に富む点、及び磁気的ノイズを発生させない点等の利点を有している。 In recent years, ultrasonic motors using vibrations of vibrators such as piezoelectric elements have attracted attention as new motors that replace electromagnetic motors. Compared with conventional electromagnetic motors, this ultrasonic motor has low speed and high thrust without gears, high holding power, high resolution, quietness, and magnetic noise. It has the advantage that it does not occur.
超音波モータでは、超音波振動子を、摩擦部材である摩擦接触子を介して、相対運動部材である被駆動部材に押し付けることで、前記摩擦接触子と前記被駆動部材との間に摩擦力を発生させ、この摩擦力によって前記被駆動部材を駆動する。
例えば、縦振動と捻れ振動とを超音波振動子に同時に発生させることで、それらの振動が合成された楕円振動を当該超音波振動子の端面に発生させ、該楕円振動を利用して前記ロータを回転させる。このような超音波モータに関連する技術としては、例えば特許文献１に次のような技術が開示されている。
In an ultrasonic motor, an ultrasonic transducer is pressed against a driven member that is a relative motion member via a friction contact that is a friction member, whereby a frictional force is generated between the friction contact and the driven member. And the driven member is driven by this frictional force.
For example, longitudinal vibration and torsional vibration are simultaneously generated in the ultrasonic vibrator, and elliptic vibration in which these vibrations are synthesized is generated on the end face of the ultrasonic vibrator, and the rotor is utilized using the elliptical vibration. Rotate. As a technique relating to such an ultrasonic motor, for example,
すなわち、特許文献１には、棒状弾性体と、該棒状弾性体の側面において該棒状弾性体に対して一体的に設けられた複数の保持用弾性体と、該複数の保持用弾性体により両端を保持された複数の積層型圧電素子と、を具備する超音波モータが開示されている。
詳細には、この積層型圧電素子は、その変位方向と前記棒状弾性体の長手方向とは一定の鋭角を為し且つ該積層型圧電素子の複数対同士が互いに反対方向に傾斜して配置された複数対の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子と前記保持用弾性体との間に設けられた複数の振動検出用の圧電素子と、前記棒状弾性体の端面に設けた摩擦子と、該摩擦子に対して押圧手段により押圧された状態で配置されたロータと、前記複数対の積層型圧電素子のうちの各一対に対して、前記振動検出用の圧電素子から出力され信号の位相若しくは振幅に応じた所定の周波数、大きさの交番電圧であり互いに位相差を有する交番電圧を印加する電源手段と、を具備する。この超音波モータでは、前記棒状弾性体に縦振動と捻れ振動とを同時に励起して前記摩擦子に超音波楕円振動を励起させて前記ロータを回転駆動する。
That is,
Specifically, this multilayer piezoelectric element is arranged such that the displacement direction and the longitudinal direction of the rod-shaped elastic body make a certain acute angle, and a plurality of pairs of the multilayer piezoelectric elements are inclined in opposite directions. A plurality of pairs of laminated piezoelectric elements, a plurality of vibration detecting piezoelectric elements provided between the laminated piezoelectric elements and the holding elastic body, and a friction element provided on an end surface of the rod-shaped elastic body; , A rotor arranged in a state of being pressed against the friction element by a pressing means and each pair of the plurality of pairs of stacked piezoelectric elements, and a signal output from the vibration detecting piezoelectric element. Power supply means for applying alternating voltages having a predetermined frequency and magnitude corresponding to the phase or amplitude and having a phase difference from each other. In this ultrasonic motor, longitudinal vibration and torsional vibration are simultaneously excited in the rod-like elastic body, and ultrasonic elliptical vibration is excited in the friction element to rotationally drive the rotor.
ところで、特許文献１に開示されている超音波モータは、その組立において、積層圧電素子と棒状弾性体とを接着固定しなければならなく、且つ、縦振動の周波数と捻れ振動の周波数とを略一致させる為に棒状弾性体に溝部を形成しなくてはならない。つまり、特許文献１に開示されている超音波モータは簡略な構成であるとは言い難く、構成の簡略化が望まれている。さらに現在、超音波モータの出力トルクの高トルク化も望まれている。
By the way, in the ultrasonic motor disclosed in
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、構成の簡略化、及び出力トルクの高トルク化を実現した超音波モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic motor that achieves a simplified configuration and a high output torque.
前記の目的を達成するために、本発明の一態様による超音波モータは、
中心軸に垂直な断面が矩形状を呈し、該矩形状を構成する短辺と長辺との比率が所定の値に設定され、前記中心軸方向に伸縮する縦振動と、前記中心軸を捻れ軸とする捻れ振動と、が同時に励起されることで楕円振動が励起される振動子と、
前記振動子の長手方向における一方端面に設けられた第１の摩擦接触子と、
前記振動子の長手方向における他方端面に設けられた第２の摩擦接触子と、
前記第１の摩擦接触子に対して押圧された状態で保持された第１の被駆動体と、
前記第２の摩擦接触子に対して押圧された状態で保持された第２の被駆動体と、
前記第１の被駆動体及び前記第２の被駆動体の運動によって駆動される出力部材と、
を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic motor according to an aspect of the present invention includes:
The cross section perpendicular to the central axis has a rectangular shape, the ratio of the short side to the long side constituting the rectangular shape is set to a predetermined value, the vertical vibration that expands and contracts in the central axis direction, and the central axis is twisted. A vibrator whose elliptical vibration is excited by exciting the torsional vibration at the same time, and
A first friction contact provided on one end face in the longitudinal direction of the vibrator;
A second friction contact provided on the other end face in the longitudinal direction of the vibrator;
A first driven body held in a state of being pressed against the first friction contact;
A second driven body held in a state of being pressed against the second friction contact;
An output member driven by movement of the first driven body and the second driven body;
It is characterized by comprising.
本発明によれば、構成の簡略化、及び出力トルクの高トルク化を実現した超音波モータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the simplification of a structure and the ultrasonic motor which implement | achieved high torque of output torque can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態に係る超音波モータについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す正面図である。図２は、同超音波モータの上面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing a configuration example of an ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view of the ultrasonic motor.
図１に示すように、本第１実施形態に係る超音波モータは、当該超音波モータの各構成部材が組み付けられる第１フレーム３０−１及び第２フレーム３０−２と、被駆動体である第１ロータ機構部１０−１及び第２ロータ機構部１０−２と、振動子４０と、該振動子４０に設けられた摩擦接触子４１−１，４１−２と、略シャフト状の出力軸６０と、該出力軸６０に設けられた歯車１３−１,１３−２と、を具備する。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor according to the first embodiment is a first frame 30-1 and a second frame 30-2 to which each component of the ultrasonic motor is assembled, and a driven body. 1st rotor mechanism part 10-1 and 2nd rotor mechanism part 10-2,
前記第１フレーム３０−１は、出力軸６０以外の構成部材が組み付けられるフレームであり、第１ロータ機構部１０−１と第２ロータ機構部１０−２と振動子４０とが後述する態様で組み付けられている。
The first frame 30-1 is a frame on which constituent members other than the
前記第２フレーム３０−２は、出力軸６０が組み付けられるフレームである。この第２フレーム３０−２には、ベアリング３０−２ｂ１,３０−２ｂ２を介して、出力軸６０が回転可能に組み付けられている。
詳細は後述するが、前記第１フレーム３０−１と前記第２フレーム３０−２とは、各フレーム３０−１，３０−２に組み付けられた歯車同士（歯車１５−１と歯車１３−１、及び、歯車１５−２と歯車１３−２）が互いに噛み合うように接合されている。
The second frame 30-2 is a frame to which the
Although the details will be described later, the first frame 30-1 and the second frame 30-2 are gears (gears 15-1 and 13-1, The gear 15-2 and the gear 13-2) are joined so as to mesh with each other.
前記第１ロータ機構部１０−１は、摺動板であるロータ１４−１と、軸部材１５−１ｔが設けられた歯車１５−１と、ベアリング部材３０−１ｂ１と、を有する。
前記ロータ１４−１は略円板形状の部材であり、その一方面は摩擦接触子４１−１に対して接触し、他方面は歯車１５−１に対して結合された摺動部材である。このロータ１４−１は、振動子４０の上端面に設けられた摩擦接触子４１−１により摩擦駆動されて回転し、このとき当該ロータ１４−１に結合されている歯車１５−１も同様に回転する。
The first rotor mechanism section 10-1 includes a rotor 14-1, which is a sliding plate, a gear 15-1 provided with a shaft member 15-1t, and a bearing member 30-1b1.
The rotor 14-1 is a substantially disk-shaped member, one surface of which is in contact with the friction contact 41-1 and the other surface is a sliding member coupled to the gear 15-1. The rotor 14-1 rotates by being frictionally driven by a friction contact 41-1 provided on the upper end surface of the
前記歯車１５−１は、ロータ１４−１に対して例えば接着等によって結合されたロータ１４−１と同軸の歯車であり、後述する第２フレーム３０−２側に設けられた出力軸６０に結合された歯車１３−１と係合する（噛み合う）ように設けられている。この歯車１５−１は、ロータ１４−１と共通の回転軸に対応する位置に軸部材１５−１ｔを備えている。
The gear 15-1 is a gear coaxial with the rotor 14-1 that is coupled to the rotor 14-1 by, for example, adhesion, and is coupled to an
前記軸部材１５−１ｔは、一方端は歯車１５のうち当該第１ロータ機構部１０−１の回転軸に対応する位置に結合され、他方端はベアリング部材３０−１ｂ１に挿入されている略棒状部材である。当該第１ロータ機構部１０−１の各構成部材は、この軸部材１５−１ｔに対して同心状に配設されている。この軸部材１５−１ｔは、後述するベアリング部材３０−１ｂ１によって回転可能に保持されている。
前記ベアリング部材３０−１ｂ１は、第１フレーム３０−１のうち第１ロータ機構部１０−１に対向する面に配設されたベアリング部材であり、その内径には前記軸部材１５−１ｔが挿入されて結合されている。
One end of the shaft member 15-1t is coupled to a position corresponding to the rotation shaft of the first rotor mechanism 10-1 in the gear 15, and the other end is inserted into the bearing member 30-1b1. It is a member. Each component of the first rotor mechanism 10-1 is disposed concentrically with respect to the shaft member 15-1t. The shaft member 15-1t is rotatably held by a bearing member 30-1b1 described later.
The bearing member 30-1b1 is a bearing member disposed on the surface of the first frame 30-1 that faces the first rotor mechanism 10-1, and the shaft member 15-1t is inserted into the inner diameter thereof. Have been combined.
前記摩擦接触子４１−１は、振動子４０の長手方向における上端面（第１ロータ機構部１０−１に対向する面）に接着固定等により設けられ、当該振動子４０の振動を第１ロータ機構部１０−１に伝達する為の部材である。
詳細には、摩擦接触子４１−１は、振動子４０の縦振動及び捻り振動の最大振幅が得られる位置、すなわち振動子４０の上端面のうち長辺方向（振動子４０の幅方向）の最外周部位近傍且つ短辺方向（振動子４０の厚み方向）の中央部位近傍の位置に設けられている。
前記第２ロータ機構部１０−２は、摺動板であるロータ１４−２と、軸部材１５−２ｔが設けられた歯車１５−２と、ベアリング部材３０−１ｂ２と、押圧バネ２１と、を有する。
このロータ１４−２は、振動子４０の下端面に設けられた摩擦接触子４１−２により摩擦駆動されて回転し、このとき当該ロータ１４−２に結合されている歯車１５−２も同様に回転する。
The friction contact 41-1 is provided on the upper end surface (the surface facing the first rotor mechanism unit 10-1) in the longitudinal direction of the
Specifically, the friction contact 41-1 is located at the position where the maximum amplitude of the longitudinal vibration and torsional vibration of the
The second rotor mechanism section 10-2 includes a rotor 14-2 that is a sliding plate, a gear 15-2 provided with a shaft member 15-2t, a bearing member 30-1b2, and a
The rotor 14-2 rotates by being frictionally driven by a friction contact 41-2 provided on the lower end surface of the
前記歯車１５−２は、ロータ１４−２に対して例えば接着等により結合されたロータ１４−２と同軸の歯車であり、後述する出力軸６０に固定された歯車１３−２と係合する（噛み合う）ように設けられている。この歯車１５−２は、ロータ１４−２と共通の回転軸に対応する位置に軸部材１５−２ｔを備えている。
The gear 15-2 is a gear coaxial with the rotor 14-2 coupled to the rotor 14-2 by, for example, adhesion or the like, and engages with a gear 13-2 fixed to the
前記軸部材１５−２ｔは、一方端は歯車１５のうち当該第１ロータ機構部１０−２の回転軸に対応する位置に結合され、他方端はベアリング部材３０−１ｂ２に挿入されている略棒状部材である。当該第２ロータ機構部１０−２の各構成部材は、この軸部材１５−２ｔに対して同心状に配設されている。 The shaft member 15-2t has one end coupled to a position corresponding to the rotation shaft of the first rotor mechanism 10-2 in the gear 15, and the other end inserted into the bearing member 30-1b2. It is a member. Each component of the second rotor mechanism 10-2 is disposed concentrically with respect to the shaft member 15-2t.
前記ベアリング部材３０−１ｂ２は、第１フレーム３０−１のうち第１ロータ機構部１０−２に対向する面に配設されたベアリング部材であり、その内径には前記軸部材１５−２ｔが挿入されて結合されている。
前記押圧バネ２１は、後述する振動子４０に対して、第１ロータ機構部１０−１と第２ロータ機構部１０−２とを押圧する為のバネ部材である。この押圧バネ２１の中空領域には軸部材１５−２ｔが挿入され、これにより当該押圧バネ２１は位置決めされている。この押圧バネ２１は、具体的には例えば板バネやコイルバネ等である。
The bearing member 30-1b2 is a bearing member disposed on the surface of the first frame 30-1 facing the first rotor mechanism 10-2, and the shaft member 15-2t is inserted into the inner diameter thereof. Have been combined.
The
この押圧バネ２１は、図１に示すように当該第１ロータ機構部１０−２の歯車１５−２と第１フレーム３０−１とによって挟み込まれて撓んだ状態で保持され、その付勢力によって第１ロータ機構部１０−１と第２ロータ機構部１０−２とを振動子４０に対して押圧している。
ところで、前記第２フレーム３０−２は、図１に示すように出力軸６０の両端近傍部位において、ベアリング３０−２ｂ１，３０−２ｂ２を介して当該出力軸６０を回転可能に保持している。具体的には、前記ベアリング部材３０−２ｂ１，３０−２ｂ２の内径には出力軸６０が挿通されて結合されている。
この出力軸６０には、図１及び図２に示すように、第１フレーム３０−１側に設けられた第１ロータ機構部１０−１の歯車１５−１と係合する（噛み合う）歯車１３−１と、第２ロータ機構部１０−２の歯車１５−２と係合する（噛み合う）歯車１３−２と、が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
By the way, as shown in FIG. 1, the second frame 30-2 rotatably holds the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
前記摩擦接触子４１−２は、振動子４０の長手方向における下端面（第２ロータ機構部１０−２に対向する面）に接着固定等により設けられ、当該振動子４０の振動を第２ロータ機構部１０−２に伝達する為の部材である。
詳細には、摩擦接触子４１−２は、振動子４０の縦振動及び捻り振動の最大振幅が得られる位置、すなわち振動子４０の下端面のうち長辺方向（振動子４０の幅方向）の最外周部位近傍且つ短辺方向（振動子４０の厚み方向）の中央部位近傍の位置に設けられている。
The friction contact 41-2 is provided on the lower end surface of the
Specifically, the friction contact 41-2 is located at the position where the maximum amplitude of the longitudinal vibration and torsional vibration of the
以下、振動子４０の積層構造の一例について説明する。図３は、振動子４０の積層構造例を示す図である。
同図に示すように、振動子４０は、第１積層部位４１１と、第２積層部位４１２と、第３積層部位４１３と、第４積層部位４１４と、第５積層部位４１５と、第６積層部位４１６と、第７積層部位４１７と、第８積層部位４１８と、から成る。
Hereinafter, an example of the laminated structure of the
As shown in the figure, the
詳細には、これら各積層部位（第１積層部位４１１、第２積層部位４１２、第３積層部位４１３、第４積層部位４１４、第５積層部位４１５、第６積層部位４１６、第７積層部位４１７、第８積層部位４１８）の積層構成は、次のような積層構成である。なお、各積層部位を構成する第１の圧電シート４０１、第２の圧電シート４０２、第３の圧電シート４０３、第４の圧電シート４０４、及び第５の圧電シート４０５の構成については後述する。
《第１積層部位４１１》
第１積層部位４１１は、第１の圧電シート４０１と第２の圧電シート４０２とがその厚み方向に交互に積層されて成る。
《第２積層部位４１２》
第２積層部位４１２は、第１積層部位４１１上に積層された部位であって、少なくとも１枚の第３の圧電シート４０３から成る（複数枚の第３の圧電シート４０３から成る場合は、第３の圧電シート４０３がその厚み方向に積層されて成る）。
《第３積層部位４１３》
第３積層部位４１３は、第２積層部位４１２上に積層された部位であって、第４の圧電シート４０４と第５の圧電シート４０５とがその厚み方向に交互に積層されて成る。
《第４積層部位４１４》
第４積層部位４１４は、第３積層部位４１３上に積層された部位であって、少なくとも１枚の第３の圧電シート４０３から成る（複数枚の第３の圧電シート４０３から成る場合は、第３の圧電シート４０３がその厚み方向に積層されて成る）。
《第５積層部位４１５》
第５積層部位４１５は、第４積層部位４１４上に積層された部位であって、第４の圧電シート４０４と第５の圧電シート４０５とがその厚み方向に交互に積層されて成る。
《第６積層部位４１６》
第６積層部位４１６は、第５積層部位４１５上に積層された部位であって、少なくとも１枚の第３の圧電シート４０３から成る（複数枚の第３の圧電シート４０３から成る場合は、第３の圧電シート４０３がその厚み方向に積層されて成る）。
《第７積層部位４１７》
第７積層部位４１７は、第６積層部位４１７上に積層された部位であって、第１の圧電シート４０１と第２の圧電シート４０２とがその厚み方向に交互に積層されて成る。
《第８積層部位４１８》
第８積層部位４１８は、第７積層部位４１７上に積層された部位であって、少なくとも１枚の第３の圧電シート４０３から成る（複数枚の第３の圧電シート４０３から成る場合は、第３の圧電シート４０３がその厚み方向に積層されて成る）。
Specifically, each of these stacking parts (first stacking
<<
The first
<< 2nd lamination | stacking site |
The second
<< 3rd lamination | stacking site |
The third
<< 4th lamination | stacking site |
The fourth
<< 5th lamination | stacking site |
The fifth
<< 6th lamination | stacking site |
The sixth
<< 7th lamination | stacking site |
The seventh
<<
The eighth
以下、前記第１の圧電シート４０１、第２の圧電シート４０２、第３の圧電シート４０３、第４の圧電シート４０４、第５の圧電シート４０５、第６の圧電シート４０６、第７の圧電シート４０７、及び第８の圧電シート４０８について詳細に説明する。
これら第１の圧電シート４０１、第２の圧電シート４０２、第３の圧電シート４０３、第４の圧電シート４０４、第５の圧電シート４０５、第６の圧電シート４０６、第７の圧電シート４０７、及び第８の圧電シート４０８は、矩形のシート状の圧電素子であり、例えばハード系のチタン酸ジルコン酸鉛の圧電セラミックス素子（ＰＺＴ）から成る。
Hereinafter, the first
The first
詳細には、前記第１の圧電シート４０１の電極形成面上には、その長手方向における略中央位置に、＋相の駆動用内部電極４０１ａと＋相の駆動用内部電極４０１ｃとが、中心線Ｃ（短辺を２等分する線）に対して対称に設けられている。
同様に、前記第２の圧電シート４０２の電極形成面上には、その長手方向における略中央位置に、−相の駆動用内部電極４０２ａと−相の駆動用内部電極４０２ｃとが、中心線Ｃ（短辺を２等分する線）に対して対称に設けられている。
Specifically, on the electrode forming surface of the first
Similarly, on the electrode forming surface of the second
ところで、＋相の駆動用内部電極４０１ａと−相の駆動用内部電極４０２ａとの間、＋相の駆動用内部電極４０１ｃと−相の駆動用内部電極４０２ｃとの間、及び＋相の検出用内部電極４０４ａと−相の検出用内部電極４０５ａとの間には高電圧が印加され、各電極が分極されて圧電的に活性化されている（圧電活性化領域とされている）。
By the way, between the + phase driving
なお、上述の各内部電極４０１ａ，４０１ｃ，４０２ａ，４０２ｃは、例えば厚さ４μｍの銀パラジウム合金である。
前記第３の圧電シート４０３は、第１の圧電シート４０１及び第２の圧電シート４０２と同形状であって、且つ、内部電極が設けられていないシート状の部材である。
Each of the
The third
前記第４の圧電シート４０４の電極形成面上には、積層時に第１の圧電シート４０１上の駆動用内部電極４０１ａ及び第２の圧電シート上の駆動用内部電極４０２ａに対応する位置に、＋相の検出用内部電極４０４ａが設けられている。
前記第５の圧電シート４０５の電極形成面上には、積層時に第１の圧電シート４０１上の駆動用内部電極４０１ａ及び第２の圧電シート上の駆動用内部電極４０２ａに対応する位置に、−相の検出用内部電極４０５ａが設けられている。
On the electrode formation surface of the fourth
On the electrode forming surface of the fifth
前記＋相の駆動用内部電極４０１ａは、矩形形状を呈する第１の圧電シート４０１の一方長辺に向かって延びて露出する端部４０１ａｅを備えている。前記＋相の駆動用内部電極４０１ｃは、矩形形状を呈する第１の圧電シート４０１の他方長辺に向かって延びて露出する端部４０１ｃｅを備えている。
The + phase driving
前記−相の駆動用内部電極４０２ａは、矩形形状を呈する第２の圧電シート４０２の一方長辺（内部電極４０１ａの露出部４０１ａｅが延出されている辺に対応する辺（積層時に重なる辺））に向かって延びて露出する端部４０２ａｅを備えている。前記−相の駆動用内部電極４０２ｃは、矩形形状を呈する第２の圧電シート４０２の他方長辺に向かって延びて露出する端部４０２ｃｅを備えている。
The -phase driving
前記＋相の検出用内部電極４０４ａは、矩形形状を呈する第４の圧電シート４０４の一方長辺（内部電極４０１ａの露出部４０１ａｅが延出されている辺に対応する辺（積層時に重なる辺））に向かって延びて露出する端部４０４ａｅを備えている。
前記−相の検出用内部電極４０５ａは、矩形形状を呈する第２の圧電シート４０２の一方長辺（内部電極４０２ａの露出部４０２ａｅが延出されている辺に対応する辺（積層時に重なる辺））に向かって延びて露出する端部４０５ａｅを備えている。
The + phase detection
The -phase detection
なお、端部４０１ａｅと端部４０２ａｅとは、積層時に互いに重ならないように所定間隔だけずらして設けられている。同様に、端部４０４ａｅと端部４０５ａｅとは、積層時に互いに重ならないように所定間隔だけずらして設けられている。
上述したように第１の圧電シート４０１と、第２の圧電シート４０２と、第３の圧電シート４０３と、第４の圧電シート４０４と、第５の圧電シート４０５とを積層することで、図４に示すような電極構成の振動子４０を得ることができる。図４は、振動子４０における電極構成の一例を示す図である。
Note that the end portion 401ae and the end portion 402ae are provided so as to be shifted by a predetermined interval so as not to overlap each other during stacking. Similarly, the end portion 404ae and the end portion 405ae are provided so as to be shifted by a predetermined interval so as not to overlap each other during stacking.
As described above, by stacking the first
なお、図４においては、説明の便宜上、振動子４０の内部に存在する駆動電極及び振動検出電極（上述の各内部電極により構成される）を可視化して示し、且つ、各圧電シートについては別個に図示せずに振動子４０として一体的に図示している。
図３及び図４に示すように、振動子４０のうち、第１積層部位４１１において駆動用内部電極４０１ａと駆動用内部電極４０２ａとが積層されて成る部位は、駆動電極１０１Ｂ１（詳細は後述する）を構成している。振動子４０のうち、第１積層部位４１１において駆動用内部電極４０１ｃと駆動用内部電極４０２ｃとが積層されて成る部位は、駆動電極１０１Ａ２（詳細は後述する）を構成している。
In FIG. 4, for convenience of explanation, the drive electrode and the vibration detection electrode (configured by the above-described internal electrodes) existing inside the
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
振動子４０のうち、第３積層部位４１３において検出用内部電極４０４ａと検出用内部電極４０５ａとが積層されて成る部位は、振動検出電極１０１Ｄ（詳細は後述する）を構成している。
振動子４０のうち、第５積層部位４１５において検出用内部電極４０４ａと検出用内部電極４０５ａとが積層されて成る部位は、振動検出電極１０１Ｃ（詳細は後述する）を構成している。
Of the
In the
振動子４０のうち、第７積層部位４１７において駆動用内部電極４０１ａと駆動用内部電極４０２ａとが積層されて成る部位は、駆動電極１０１Ａ１（詳細は後述する）を構成している。振動子４０のうち、第７積層部位４１７において駆動用内部電極４０１ｃと駆動用内部電極４０２ｃとが積層されて成る部位は、駆動電極１０１Ｂ２（詳細は後述する）を構成している。
A portion of the
図５は、図４に示すＸ１方向から観た振動子４０（右側面）の外部電極構成例を示す図である。図６は、図４に示すＸ２方向から観た振動子４０（左側面）の外部電極構成例を示す図である。
振動子４０の右側面においては、図３、図４、及び図５に示すように、駆動電極（Ｂ１＋相）１０１Ｂ１＋を構成する駆動用内部電極４０１ａの端部４０１ａｅ同士を外部電極１１３Ｂ１＋により短絡する。駆動電極（Ｂ１−相）１０１Ｂ１−を構成する駆動用内部電極４０２ａの端部４０２ａｅ同士を外部電極１１３Ｂ１−により短絡する。振動検出電極（Ｄ＋相）１０１Ｄ＋を構成する検出用内部電極４０４ａの端部４０４ａｅ同士を外部電極１１３Ｄ＋により短絡する。振動検出電極（Ｄ−相）１０１Ｄ−を構成する検出用内部電極４０５ａの端部４０５ａｅ同士を外部電極１１３Ｄ−により短絡する。振動検出電極（Ｃ＋相）１０１Ｃ＋を構成する検出用内部電極４０４ａの端部４０４ａｅ同士を外部電極１１３Ｃ＋により短絡する。振動検出電極（Ｃ−相）１０１Ｃ−を構成する検出用内部電極４０５ａの端部４０５ａｅ同士を外部電極１１３Ｃ−により短絡する。駆動電極（Ａ１＋相）１０１Ａ１＋を構成する駆動用内部電極４０１ａの端部４０１ａｅ同士を外部電極１１３Ａ１＋により短絡する。駆動電極（Ａ１−相）１０１Ａ１−を構成する駆動用内部電極４０２ａの端部４０２ａｅ同士を外部電極１１３Ａ１−により短絡する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an external electrode configuration example of the vibrator 40 (right side surface) viewed from the X1 direction illustrated in FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an external electrode configuration example of the vibrator 40 (left side surface) viewed from the X2 direction illustrated in FIG.
On the right side surface of the
振動子４０の左側面においては、図３、図４、及び図６に示すように、駆動電極（Ａ２＋相）１０１Ａ２＋を構成する駆動用内部電極４０１ｃの端部４０１ｃｅ同士を外部電極１１３Ａ２＋により短絡する。駆動電極（Ａ２−相）１０１Ａ２−を構成する駆動用内部電極４０２ｃの端部４０２ｃｅ同士を外部電極１１３Ａ２−により短絡する。駆動電極（Ｂ２＋相）１０１Ｂ２＋を構成する駆動用内部電極４０１ｃの端部４０１ｃｅ同士を外部電極１１３Ｂ２＋により短絡する。駆動電極（Ｂ２−相）１０１Ｂ２−を構成する駆動用内部電極４０２ｃの端部４０２ｃｅ同士を外部電極１１３Ｂ２−により短絡する。
On the left side surface of the
以下、上述した構成の振動子４０の振動モードについて詳細に説明する。
図７は、縦1次振動モードにおける振動子４０の振動状態を破線で示す斜視図である。図８は、捻れ２次振動モードにおける振動子４０の振動状態を破線で示す斜視図である。図７及び図８においては、振動前の振動子４０の状態（形状）を実線で示し、各振動モードにおける振動時の振動子４０の状態（形状）を破線で示している。
Hereinafter, the vibration mode of the
FIG. 7 is a perspective view showing the vibration state of the
ここで、図４、図７及び図８に示すように、略直方体形状の振動子４０の中心軸（図７及び図８において符号１００ｃが付された軸）に直交する断面を構成する短辺の長さ（振動子４０の厚さ）をａとし、長辺の長さ（振動子４０の幅）をｂとし、中心軸１００ｃに沿った高さをｃとする。但し、短辺ａ、長辺ｂ、高さｃの大小関係は、
ａ＜ｂ＜ｃ
であるとする。以降の説明においては、高さｃ方向を、縦1次振動モードの振動の方向とし、且つ、捻れ振動の捻れの軸方向とする。
Here, as shown in FIGS. 4, 7, and 8, a short side that forms a cross section orthogonal to the central axis (axis denoted by
a <b <c
Suppose that In the following description, the height c direction is defined as the vibration direction of the longitudinal primary vibration mode and the torsional axial direction of the torsional vibration.
本第１実施形態に係る超音波モータにおいては、振動子４０のうち短辺ａ、長辺ｂ、高さｃの各寸法の値を適宜設定することで、縦１次振動モードの共振周波数と、捻れ２次振動モードの共振周波数と、を略一致させる。
図７及び図８においてｐ１，ｐ２で示すのは捻れ振動の方向であり、ｑで示すのは縦振動の方向であり、Ｎで示すのは振動の節である。
In the ultrasonic motor according to the first embodiment, by appropriately setting the values of the dimensions of the short side a, the long side b, and the height c of the
7 and 8, p1 and p2 indicate the direction of torsional vibration, q indicates the direction of longitudinal vibration, and N indicates the vibration node.
前記節Ｎは、図７に示す縦１次振動においては、振動子４０の高さｃ方向の中心位置に１つ存在する。また、図８に示す捻れ２次振動においては、前記節Ｎは、高さｃ方向の２つの位置の２ヶ所に存在する。
ここで、高さｃを一定として、（厚さ（短辺）ａ／幅（長辺）ｂ）の値を横軸にとり、各振動モードにおける共振周波数の値を縦軸にとると、図９に示す特性を得ることができる。具体的には下記のような特性となる。すなわち、
・ 縦１次振動モードにおける共振周波数の値は、（ａ／ｂ）の値に依存せず、高さｃに応じた略一定の値をとる。
・ 捻れ１次振動モード、捻れ２次振動モード、及び捻れ３次振動モードにおける共振周波数の値は、（ａ／ｂ）の値の増加に従って、増加していく。
・ 捻れ１次振動モードにおける共振周波数は、（ａ／ｂ）の値がどのような値であっても、縦１次振動モードにおける共振周波数と一致することは無い。
・ 捻れ２次振動モードにおける共振周波数は、（ａ／ｂ）の値が０．６となる近傍で、縦１次振動モードにおける共振周波数と一致する。
・ 捻れ３次振動モードにおける共振周波数は、（ａ／ｂ）の値が０．３となる近傍で、縦１次振動モードにおける共振周波数と一致する。
In the longitudinal primary vibration shown in FIG. 7, one node N exists at the center position in the height c direction of the
Here, assuming that the height c is constant, the value of (thickness (short side) a / width (long side) b) is taken on the horizontal axis, and the value of the resonance frequency in each vibration mode is taken on the vertical axis. The following characteristics can be obtained. Specifically, the following characteristics are obtained. That is,
The value of the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode does not depend on the value of (a / b) and takes a substantially constant value corresponding to the height c.
The value of the resonance frequency in the torsional primary vibration mode, the torsional secondary vibration mode, and the torsional tertiary vibration mode increases as the value of (a / b) increases.
The resonance frequency in the torsional primary vibration mode does not coincide with the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode regardless of the value of (a / b).
The resonance frequency in the torsional secondary vibration mode coincides with the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode in the vicinity where the value of (a / b) is 0.6.
The resonance frequency in the torsional tertiary vibration mode coincides with the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode in the vicinity where the value of (a / b) is 0.3.
上述したような特性の為、
・ 縦1次振動モードと捻れ３次振動モードとを利用する場合、（ａ／ｂ）の値が０．２５〜０．３５となるように、振動子４０の短辺ａ及び長辺ｂの長さを設定する。
・ 縦１次振動モードと捻れ２次振動モードとを利用する場合、（ａ／ｂ）の値が０．５５〜０．６５となるように、振動子４０の短辺ａ及び長辺ｂの長さを設定する。
Because of the characteristics mentioned above,
When using the longitudinal primary vibration mode and the torsional tertiary vibration mode, the short side a and the long side b of the
When the longitudinal primary vibration mode and the torsional secondary vibration mode are used, the short side a and the long side b of the
本第１実施形態に係る超音波モータにおいては、捻れ振動として捻れ２次振動を利用するので、（ａ／ｂ）の値が略０．６となるように設計する。これにより、縦１次振動モードにおける共振周波数と、捻れ２次振動モードにおける共振周波数と、を略一致させる。 In the ultrasonic motor according to the first embodiment, since the torsional secondary vibration is used as the torsional vibration, the value of (a / b) is designed to be approximately 0.6. Thereby, the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode and the resonance frequency in the torsional secondary vibration mode are substantially matched.
ところで、図５乃至図８に示すように、上述の各内部電極４０１ａ，４０１ｃ，４０２ａ，４０２ｃ，４０４ａ，４０５ａは、振動子４０に励起される縦１次振動の節部であり且つ捻れ２次振動の腹部に対応する位置に設けられている。
以下、上述の構成を採る本第１実施形態に係る超音波モータの作用について詳細に説明する。なお、説明の重複を避ける為、駆動電極についてＡ１相とＡ２相とをＡｎ相と総称し、Ｂ１相とＢ２相とをＢｎ相と総称する。
By the way, as shown in FIGS. 5 to 8, each of the
Hereinafter, the operation of the ultrasonic motor according to the first embodiment having the above-described configuration will be described in detail. In addition, in order to avoid duplication of description, the A1 phase and the A2 phase of the drive electrode are collectively referred to as the An phase, and the B1 phase and the B2 phase are collectively referred to as the Bn phase.
Ａｎ相、Ｂｎ相の駆動電極に対して、振動子４０の縦１次振動及び捻れ２次振動の共振周波数と略一致する周波数且つ互いに同位相の交流電圧を印加することで、Ａｎ相の駆動電極に対応する圧電活性化領域と、Ｂｎ相の駆動電極に対応する圧電活性化領域とが互いに同相で振動する。この結果、振動子４０は縦振動する。このとき、Ｃ相の振動検出電極に対応する圧電活性化領域と、Ｄ相の振動検出電極に対応する圧電活性化領域とには、同一の振幅、同一の位相の電位が発生する。
An An-phase and Bn-phase drive electrode is driven by applying an AC voltage having substantially the same phase and the same phase as the resonance frequency of the longitudinal primary vibration and torsional secondary vibration of the
他方、Ａｎ相、Ｂｎ相の駆動電極に対して、振動子４０の縦１次振動及び捻れ２次振動の共振周波数と略一致する周波数且つ互いに逆位相（位相差１８０度）の交流電圧を印加することで、Ａｎ相の駆動電極に対応する圧電活性化領域と、Ｂｎ相の駆動電極に対応する圧電活性化領域とが互いに逆相で振動する。この結果、振動子４０は捻れ振動を行う。このとき、Ｃ相の振動検出電極に対応する圧電活性化領域と、Ｄ相の振動検出電極に対応する圧電活性化領域とには、同一の振幅で、逆位相の（逆極性の）電位が発生する。
On the other hand, an AC voltage having a frequency substantially coincident with the resonance frequency of the longitudinal primary vibration and the torsional secondary vibration of the
このように作用する振動子４０のＡｎ相の駆動電極とＢｎ相の駆動電極とに対して、互いに位相の異なる（例えば位相差が９０度の）交流電圧を印加することで、振動子４０には縦１次振動と捻れ２次振動とが同時に励起され、振動子４０の上下端面には楕円振動が形成される。
このとき、上述したように振動子４０に対して押圧された状態で保持された第１ロータ機構部１０−１のロータ１４−１と第２ロータ機構部１０−２のロータ１４−２とが、同時に、振動子４０の楕円振動を駆動源として、それぞれ接触している摩擦接触子４１−１，４１−２による摩擦駆動で回転する。つまり、２つのロータ１４−１，１４−２が同方向に同時に回転駆動される。
By applying alternating voltages having different phases (for example, a phase difference of 90 degrees) to the An-phase drive electrode and the Bn-phase drive electrode of the
At this time, as described above, the rotor 14-1 of the first rotor mechanism unit 10-1 and the rotor 14-2 of the second rotor mechanism unit 10-2 held in a pressed state with respect to the
このとき、各ロータ機構部１０−１，１０−２における各歯車１５−１，１５−２に係合している（噛み合っている）歯車、すなわち第２フレーム３０−２側に設けられた歯車１３−１，１３−２が同時に駆動され、これら歯車１３−１，１３−２に結合されている出力軸６０が回転する。この出力軸６０は、２つのロータ機構部１０−１，１０−２により駆動される為、従来よりも格段に出力トルクが大きいと言える。
At this time, the gears engaged (engaged) with the gears 15-1 and 15-2 in the rotor mechanism units 10-1 and 10-2, that is, the gears provided on the second frame 30-2 side. 13-1 and 13-2 are driven simultaneously, and the
なお、Ａｎ相の駆動電極とＢｎ相の駆動電極とに印加する交流電圧の位相差を反転させることで、振動子４０に発生する楕円振動の回転方向を反転させることできる。これを利用して、各ロータ１４−１，１４−２の回転方向を制御することができる。つまり、出力軸６０の回転方向を制御することができる。
ところで、振動子４０に縦１次振動と捻れ２次振動とが同時に励起された場合、Ｃ相及びＤ相に対応する圧電活性化領域には、縦１次振動と捻れ２次振動に関わる電位（振動検出信号）が同時に励起される。このとき、Ｃ相に対応する圧電活性化領域に発生した電位と、Ｄ相に対応する圧電活性化領域に発生した電位との差を演算することで、振動検出信号のうち縦１次振動に係る成分が相殺されて、捻れ２次振動に係る成分のみを検出することができる。
これは、Ｃ相とＤ相とは、上述したように縦１次振動モードでは同一振幅且つ同一位相の電位を発生し、捻れ２次振動モードでは同一振幅且つ逆位相の電位を発生することによる。
詳細には、上述の外部電極１０１Ｃ−と外部電極１０１Ｄ−との間を電気的に接続し、外部電極１０１Ｃ＋と外部電極１０１Ｄ＋との間を電気的に接続し、外部電極１０１Ｃ＋と外部電極１０１Ｄ＋との間の電位差を取り出す（検出する）ことで、振動検出信号として捻れ２次振動成分のみを取り出す（検出する）ことができる。
尚、Ｃ相に対応する圧電活性化領域に発生した電位と、Ｄ相に対応する圧電活性化領域に発生した電位との和を演算することで、振動検出信号のうち捻れ２次振動に係る成分が相殺されて、縦１次振動に係る成分のみを検出することができる。詳細には、上述の外部電極１０１Ｃ−と外部電極１０１Ｄ＋との間を電気的に接続し、外部電極１０１Ｃ＋と外部電極１０１Ｄ−との間の電位差を取り出す（検出する）ことで、振動検出信号として縦１次振動成分のみを取り出す（検出する）ことができる。必要に応じてこの縦１次振動成分を振動検出信号として用いても良い。
このようにして取得した振動検出信号と、駆動電極に印加する交流電圧との位相差は、共振振動時には所定の位相差となることが知られている。一般に超音波モータはモータ自身の発熱による温度上昇や周囲環境の温度変動、負荷の変動により共振周波数が変動するが、この位相差を所定の値に保つように駆動周波数を制御することで、常に共振周波数付近で駆動することができるので、効率の良い安定した駆動が可能となる。なお、振動検出信号に基づいた周波数追尾に係る技術自体は本願発明の特徴部ではないので、周波数追尾に係る技術については詳細な説明は省略する。
Note that the rotational direction of the elliptical vibration generated in the
By the way, when the longitudinal primary vibration and the torsional secondary vibration are simultaneously excited in the
This is because the C phase and the D phase generate potentials having the same amplitude and the same phase in the longitudinal primary vibration mode as described above, and generate potentials having the same amplitude and the opposite phase in the torsional secondary vibration mode. .
Specifically, the
Note that by calculating the sum of the potential generated in the piezoelectric activation region corresponding to the C phase and the potential generated in the piezoelectric activation region corresponding to the D phase, it relates to the torsional secondary vibration of the vibration detection signal. The components are canceled out, and only the component related to the longitudinal primary vibration can be detected. Specifically, the vibration detection signal is obtained by electrically connecting the
It is known that the phase difference between the vibration detection signal acquired in this way and the AC voltage applied to the drive electrode is a predetermined phase difference during resonance vibration. In general, the resonance frequency of an ultrasonic motor fluctuates due to temperature rise due to heat generated by the motor itself, temperature fluctuations in the surrounding environment, and load fluctuations. By controlling the drive frequency so that this phase difference is kept at a predetermined value, Since driving can be performed near the resonance frequency, efficient and stable driving is possible. Since the technology itself related to frequency tracking based on the vibration detection signal is not a characteristic part of the present invention, a detailed description of the technology related to frequency tracking is omitted.
以上説明したように、本第１実施形態によれば、構成の簡略化、及び出力トルクの高トルク化を実現した超音波モータを提供することができる。
すなわち、本第１実施形態に係る超音波モータによれば、上述の構成を採ることで、圧電素子単体で振動子を構成することができるので構成の簡略化が実現し、１つの出力軸を２つのロータによって同時に駆動するので、当該超音波モータの出力トルクの高トルク化が実現する。
[第２実施形態]
以下、本発明の第２実施形態に係る超音波モータについて説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す正面図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す側面図である。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide an ultrasonic motor that achieves a simplified configuration and a high output torque.
That is, according to the ultrasonic motor according to the first embodiment, by adopting the above-described configuration, the vibrator can be configured by a single piezoelectric element, so that the configuration can be simplified and one output shaft can be provided. Since the two rotors drive simultaneously, the output torque of the ultrasonic motor can be increased.
[Second Embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a front view showing a configuration example of an ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a side view showing a configuration example of an ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention.
なお、説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る超音波モータとの相違点について説明する。この相違点は、出力軸の配設態様に係る構成であり、本第２実施形態に係る超音波モータでは、振動子４０の回転中心（中心軸近傍）に貫通孔４０Ｈが形成されており、この貫通孔４０Ｈに出力軸６１が挿通されている。
In order to avoid duplication of explanation, differences from the ultrasonic motor according to the first embodiment will be described. This difference is the configuration related to the arrangement of the output shaft. In the ultrasonic motor according to the second embodiment, the through
図１０及び図１１に示すように、本第２実施形態に係る超音波モータは、当該超音波モータの各構成部材が組み付けられるフレーム３５と、被駆動体である第１ロータ機構部１０−１及び第２ロータ機構部１０−２と、振動子４０と、該振動子４０に設けられた摩擦接触子４１−１，４１−２と、略シャフト状の出力軸６１と、を具備する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the ultrasonic motor according to the second embodiment includes a
前記フレーム３５は、当該超音波モータの各構成部材が組み付けられるフレームである。
前記第１ロータ機構部１０−１は、ベアリング部材３０ｂ−１と、摺動板であるロータ１４−１と、を有する。前記第２ロータ機構部１０−２は、押圧バネ２１と、ベアリング部材３０ｂ−２と、摺動板であるロータ１４−２と、を有する。
The
The first rotor mechanism unit 10-1 includes a bearing
第１ロータ機構部１０−１のベアリング部材３０ｂ−１と、第２ロータ機構部１０−２のベアリング部材３０ｂ−２とには、出力軸６１が挿通されている。この出力軸６１は、ベアリング部材３０ｂ−１，３０ｂ−２の内径に挿通されて回転可能に保持されている。
ここで、前記出力軸６１は、振動子４０の貫通孔４０Ｈの周面に対しては非接触な状態で保持されており、第１ロータ機構部１０−１におけるロータ１４−１と、第２ロータ機構部１０−２におけるロータ１４−２とに対してのみ結合されている。
An
Here, the
図示はしていないが、例えば出力軸６１のうちロータ１４−１，１４−２に対応する位置において径方向に凸部を設け、且つ当該位置におけるロータ１４−１，１４−２の内径に凹部を設け、これら凸部と凹部とを噛み合わせて結合することで、各ロータ１４−１，１４−２の回転を出力軸６１に伝達させることができる。なお、出力軸６１と各ロータ１４−１，１４−２とを、径方向においてＤカットを利用して噛み合わせるような構成を採って結合させても勿論よい。
Although not shown, for example, a convex portion is provided in the radial direction at a position corresponding to the rotors 14-1 and 14-2 in the
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係る超音波モータと同様の効果を奏する上に、歯車を不要として更なる構成の簡略化が実現した超音波モータを提供することができる。
上述したように、第１実施形態に係る超音波モータとの主な相違点は、本第２実施形態に係る超音波モータにおいては出力軸６１を、振動子４０、第１ロータ機構部１０−１、及び第２ロータ機構部１０−２に挿通して設けている点である。これにより、各ロータ機構部１０−１，１０−２において歯車を設けることが不要となる。これにより、構成の更なる簡略化が実現し、小型化も更に容易となる。
As described above, according to the second embodiment, there is provided an ultrasonic motor that achieves the same effect as the ultrasonic motor according to the first embodiment and further simplifies the configuration without using a gear. Can be provided.
As described above, the main difference from the ultrasonic motor according to the first embodiment is that in the ultrasonic motor according to the second embodiment, the
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention can be achieved. In the case of being obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
１０−１…第１ロータ機構部、 １０−２…第２ロータ機構部、 １３−１，１３−２，１５−１，１５−２…歯車、 １４−１，１４−２…ロータ、 １５−１ｔ，１５−２ｔ…軸部材、 ２１…押圧バネ、 ３０−１，３０−２，３５…フレーム、 ３０−１ｂ１，３０−１ｂ２，３０−２ｂ１，３０−２ｂ２，３０ｂ−１，３０ｂ−２…ベアリング部材、 ４０…振動子、 ４０Ｈ…貫通孔、 ４１−１，４１−２…摩擦接触子、 ６０，６１…出力軸、 １０１Ａ１，１０１Ａ２，１０１Ｂ１，１０１Ｂ２…駆動電極、 １０１Ｃ，１０１Ｄ…振動検出電極、 １１３Ａ１，１１３Ａ２，１１３Ｂ１，１１３Ｂ２，１１３Ｃ，１１３Ｄ…外部電極、 ４０１ａ，４０１ｃ，４０２ａ，４０２ｃ…駆動用内部電極、 ４０４ａ，４０５ａ…検出用内部電極、 ４０１ａｅ，４０１ｃｅ，４０２ａｅ，４０２ｃｅ，４０４ａｅ，４０５ａｅ…端部、 ４０１…第１の圧電シート、 ４０２…第２の圧電シート、 ４０３…第３の圧電シート、 ４０４…第４の圧電シート、 ４０５…第５の圧電シート、 ４０６…第６の圧電シート、 ４０７…第７の圧電シート、 ４０８…第８の圧電シート、 ４１１…第１積層部位、 ４１２…第２積層部位、 ４１３…第３積層部位、 ４１４…第４積層部位、 ４１５…第５積層部位、 ４１６…第６積層部位、 ４１７…第７積層部位、 ４１８…第８積層部位。 10-1 ... 1st rotor mechanism part, 10-2 ... 2nd rotor mechanism part, 13-1, 13-2, 15-1, 15-2 ... Gear, 14-1, 14-2 ... Rotor, 15- 1t, 15-2t ... shaft member, 21 ... pressing spring, 30-1, 30-2, 35 ... frame, 30-1b1, 30-1b2, 30-2b1, 30-2b2, 30b-1, 30b-2 ... Bearing member, 40 ... vibrator, 40H ... through hole, 41-1, 41-2 ... friction contact, 60, 61 ... output shaft, 101A1, 101A2, 101B1, 101B2 ... drive electrode, 101C, 101D ... vibration detection electrode 113A1, 113A2, 113B1, 113B2, 113C, 113D ... external electrode, 401a, 401c, 402a, 402c ... driving internal electrode, 404a, 405a ... for detection Part electrode, 401ae, 401ce, 402ae, 402ce, 404ae, 405ae ... end, 401 ... first piezoelectric sheet, 402 ... second piezoelectric sheet, 403 ... third piezoelectric sheet, 404 ... fourth piezoelectric sheet, 405 ... fifth piezoelectric sheet, 406 ... sixth piezoelectric sheet, 407 ... seventh piezoelectric sheet, 408 ... eighth piezoelectric sheet, 411 ... first laminated part, 412 ... second laminated part, 413 ... third Lamination site, 414 ... 4th lamination site, 415 ... 5th lamination site, 416 ... 6th lamination site, 417 ... 7th lamination site, 418 ... 8th lamination site.
Claims (5)
前記振動子の長手方向における一方端面に設けられた第１の摩擦接触子と、
前記振動子の長手方向における他方端面に設けられた第２の摩擦接触子と、
前記第１の摩擦接触子に対して押圧された状態で保持された第１の被駆動体と、
前記第２の摩擦接触子に対して押圧された状態で保持された第２の被駆動体と、
前記第１の被駆動体及び前記第２の被駆動体の運動によって駆動される出力部材と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。 The cross section perpendicular to the central axis has a rectangular shape, the ratio of the short side to the long side constituting the rectangular shape is set to a predetermined value, the vertical vibration that expands and contracts in the central axis direction, and the central axis is twisted. A vibrator whose elliptical vibration is excited by exciting the torsional vibration at the same time, and
A first friction contact provided on one end face in the longitudinal direction of the vibrator;
A second friction contact provided on the other end face in the longitudinal direction of the vibrator;
A first driven body held in a state of being pressed against the first friction contact;
A second driven body held in a state of being pressed against the second friction contact;
An output member driven by movement of the first driven body and the second driven body;
An ultrasonic motor comprising:
前記第１の被駆動体に対して接触する第１の接触部と、
前記第２の被駆動体に対して接触する第２の接触部と、
を備え、
前記第１の被駆動体の運動は、前記第１の接触部を介して前記出力部材に伝達され、同時に、前記第２の被駆動体の運動が、前記第２の接触部を介して前記出力部材に伝達される
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。 The output member is
A first contact portion in contact with the first driven body;
A second contact portion in contact with the second driven body;
With
The movement of the first driven body is transmitted to the output member through the first contact portion, and at the same time, the movement of the second driven body is transmitted through the second contact portion. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the ultrasonic motor is transmitted to an output member.
前記第１の被駆動体は、前記第１の接触部の歯車と係合する歯車を含み、
前記第２の接触部は歯車を含み、
前記第２の被駆動体は、前記第２の接触部の歯車と係合する歯車を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。 The first contact portion includes a gear;
The first driven body includes a gear engaged with a gear of the first contact portion,
The second contact portion includes a gear;
The ultrasonic motor according to claim 2, wherein the second driven body includes a gear that engages with a gear of the second contact portion.
前記第１の被駆動体及び前記第２の被駆動体には、前記中心軸に対応する部位に前記中心軸に沿った貫通孔が形成されており、
前記出力部材は、前記振動子の貫通孔、前記第１の被駆動体の貫通孔、及び前記第２の被駆動体の貫通孔に挿通された軸部材であり、
前記出力部材は、前記第１の被駆動体の内径及び前記第２の被駆動体の内径に対して結合されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。 The vibrator is formed with a through hole along the central axis in the vicinity of the central axis.
In the first driven body and the second driven body, a through hole along the central axis is formed in a portion corresponding to the central axis,
The output member is a shaft member inserted through a through hole of the vibrator, a through hole of the first driven body, and a through hole of the second driven body,
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the output member is coupled to an inner diameter of the first driven body and an inner diameter of the second driven body.
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１つに記載の超音波モータ。 The ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the torsional vibration is secondary torsional vibration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011152085A JP2013021788A (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Ultrasonic motor |
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|---|---|
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ID=47692688
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| JP2011152085A Withdrawn JP2013021788A (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Ultrasonic motor |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2013021788A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105305875A (en) * | 2015-11-16 | 2016-02-03 | 南京航空航天大学 | Rib plate displacement type longitudinal-torsional composite ultrasonic motor |
| CN105305876A (en) * | 2015-11-16 | 2016-02-03 | 南京航空航天大学 | Rib plate stress type longitudinal-torsional composite ultrasonic motor |
| CN109589506A (en) * | 2018-10-17 | 2019-04-09 | 江苏大学 | A kind of ultrasonic acupuncture and moxibustion energy converter of changeable mode of oscillation |
-
2011
- 2011-07-08 JP JP2011152085A patent/JP2013021788A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
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| CN109589506B (en) * | 2018-10-17 | 2020-07-31 | 江苏大学 | Ultrasonic acupuncture transducer capable of switching vibration modes |
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