JP2779415B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2779415B2 JP2779415B2 JP63254958A JP25495888A JP2779415B2 JP 2779415 B2 JP2779415 B2 JP 2779415B2 JP 63254958 A JP63254958 A JP 63254958A JP 25495888 A JP25495888 A JP 25495888A JP 2779415 B2 JP2779415 B2 JP 2779415B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic motor
- vibration
- rotor
- elliptical
- cylindrical outer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子機器等に用いられる小型モータに関
し，特にローター直径の小さい小型の超音波モータに関
するものである。
し，特にローター直径の小さい小型の超音波モータに関
するものである。
［従来の技術］ 超音波モータは従来の電磁モータと比較して、低回転
で高いトルクが得られること、停止保持力を有するこ
と、電磁ノイズが小さいこと等の利点を有しており、カ
メラのオートフォーカス用や自動車用パワーモータ等に
使用されている。
で高いトルクが得られること、停止保持力を有するこ
と、電磁ノイズが小さいこと等の利点を有しており、カ
メラのオートフォーカス用や自動車用パワーモータ等に
使用されている。
第８図及び第９図は従来例に係る超音波モータの概略
的構造を示す図であり、リング上の串歯状の突起部を設
けた金属円板51の突起部が形成されている面の裏側に二
枚の圧電セラミックス円板52及び53を接着した構造のス
テーター50の上に円板状ローター54を圧接した構造とな
っている。圧電セラミックス円板52及び53は偶数等分に
分極の向きが逆向きとなっており、これら二枚の圧電セ
ラミックス板は、分割角度半分の角度だけずらして接着
されている。
的構造を示す図であり、リング上の串歯状の突起部を設
けた金属円板51の突起部が形成されている面の裏側に二
枚の圧電セラミックス円板52及び53を接着した構造のス
テーター50の上に円板状ローター54を圧接した構造とな
っている。圧電セラミックス円板52及び53は偶数等分に
分極の向きが逆向きとなっており、これら二枚の圧電セ
ラミックス板は、分割角度半分の角度だけずらして接着
されている。
［発明が解決しようとする課題］ 第８図よりわかるように、従来の超音波モータにおい
ては、ステータ50の超音波振動を平面的にローター54に
伝達しているため、駆動トルクを大きくするためには、
ステーター50及びローター54の直径を大きくする必要が
ある。
ては、ステータ50の超音波振動を平面的にローター54に
伝達しているため、駆動トルクを大きくするためには、
ステーター50及びローター54の直径を大きくする必要が
ある。
そのため、従来の超音波モータの実用的な最小値径は
20〜30mmに限定されていた。
20〜30mmに限定されていた。
そこで、本発明の技術課題は、ローターの直径を小さ
くした小型の超音波モータを提供することにある。更
に、本発明の他の技術課題は、ローターの直径として20
mm以下の超音波モータを提供することにある。
くした小型の超音波モータを提供することにある。更
に、本発明の他の技術課題は、ローターの直径として20
mm以下の超音波モータを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、一本の圧電性材料から形成された棒
状弾性体を長さ方向に交差する方向で且つ互いに直角な
二つの方向に振動面を備えた屈曲振動の励振を可能と
し，前記屈曲振動によって両端部が円を含む楕円運動振
動を行う振動の節の部分で支持枠に固定し、更に円筒状
外枠内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に固定
し、前記圧電楕円運動振動子の端部の少なくとも一方に
この円筒状外枠で支持される軸受けを介してローターを
設けたことを特徴とする超音波モータが得られる。
状弾性体を長さ方向に交差する方向で且つ互いに直角な
二つの方向に振動面を備えた屈曲振動の励振を可能と
し，前記屈曲振動によって両端部が円を含む楕円運動振
動を行う振動の節の部分で支持枠に固定し、更に円筒状
外枠内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に固定
し、前記圧電楕円運動振動子の端部の少なくとも一方に
この円筒状外枠で支持される軸受けを介してローターを
設けたことを特徴とする超音波モータが得られる。
「作 用］ 本発明の超音波モータにおいては、棒状圧電楕円運動
振動子を、直流電圧を印加して分極し、更に、この圧電
楕円運動振動子の異なる部分に共振周波数と等しい交流
電圧を夫々印加して互いに直角な二つの方向に屈曲振動
の励振を可能とした棒状弾性体よりなり、この屈曲振動
の位相を実質的に異なるようにこれらの交流電圧に位相
差を持たせて振動させると、棒状弾性体の両端部及び中
央部で振幅が極大となるような楕円振動が生ずる。一
方、この時隣合う極大部の中点では、振幅が極小となる
振動の節を生じる。このような構成の圧電楕円運動振動
子の振動の節の部分で支持枠に固定し、更に円筒状外枠
内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に固定し、更
に圧電楕円運動振動子の端部の少なくとも一方に軸受け
を介してローターを設けると、圧電楕円運動振動子の端
部に励振された楕円振動により、この端部に接触してい
るローターを回転させる。
振動子を、直流電圧を印加して分極し、更に、この圧電
楕円運動振動子の異なる部分に共振周波数と等しい交流
電圧を夫々印加して互いに直角な二つの方向に屈曲振動
の励振を可能とした棒状弾性体よりなり、この屈曲振動
の位相を実質的に異なるようにこれらの交流電圧に位相
差を持たせて振動させると、棒状弾性体の両端部及び中
央部で振幅が極大となるような楕円振動が生ずる。一
方、この時隣合う極大部の中点では、振幅が極小となる
振動の節を生じる。このような構成の圧電楕円運動振動
子の振動の節の部分で支持枠に固定し、更に円筒状外枠
内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に固定し、更
に圧電楕円運動振動子の端部の少なくとも一方に軸受け
を介してローターを設けると、圧電楕円運動振動子の端
部に励振された楕円振動により、この端部に接触してい
るローターを回転させる。
［実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の実施例に係る超音波モータの構成を
示す一部切欠いた斜視図である。第２図は第１図の超音
波モータの断面図である。これら図において、超音波モ
ータは、圧電楕円振動子12、支持枠11,11′、ローター1
3、軸受け14、支持枠固定用穴16を有する円筒状外枠15
を有する。
示す一部切欠いた斜視図である。第２図は第１図の超音
波モータの断面図である。これら図において、超音波モ
ータは、圧電楕円振動子12、支持枠11,11′、ローター1
3、軸受け14、支持枠固定用穴16を有する円筒状外枠15
を有する。
本発明の実施例に係る超音波モータの組立てを第３〜
第７図を参照しながら説明する。
第７図を参照しながら説明する。
第３図（ａ）は内側及び外側が共に円形を有し、第３
図（ｂ）は内側が円形の一部を切欠いた形状で、外側が
円形を有する。これらの支持枠11及び11′は棒状楕円運
動振動子の断面形状や用途に応じて選択することができ
る。第４図は第３図（ａ）に示した支持枠11を用いて、
棒状弾性体よりなる楕円運動振動子12の振動の節の部分
を支持した場合の斜視図である。第４図のように、支持
枠11の一対を挿通し、正多角形断面あるいは、円形断面
を有する棒状の楕円運動振動子12の振動の節の部分を支
持する。支持枠の形状が対称的であるため、楕円運動を
励振するための互いに直角な方向の屈曲振動に対して支
持による影響が同じように作用するため、安定した楕円
運動振動の励振が可能である。第３図（ｂ）の支持枠1
1′を用いた場合も、第４図と同様に構成することがで
きる。従って圧電楕円運動振動子の断面形状及び支持方
法等の必要に応じて支持枠の内側形状が選択できる。第
５図は本発明の実施例に係る超音波モータに用いられる
（ａ）カップ状ローター及び（ｂ）軸受けを示す斜視図
である。第６図は第５図に示した支持枠の付いた楕円運
動振動子の両端部に第５図（ａ）に示した一端に空洞部
及び他端には外方へ延在する突出軸を有する構造のカッ
プ状ローターをセットした時の状態を示す斜視図であ
る。第７図は本発明の実施例に係る超音波モータにおい
て、支持枠11を介して、楕円運動振動子12を支持するた
めの円筒状外枠を示す斜視図である。第５図から第７図
に示した各部品を用いて、第１図に示す超音波モータを
組立てることができる。この図のように、圧電楕円運動
振動子12は、棒状を示し、支持枠11,11でその振動の節
が支持されている。この楕円運動振動子12の両端部は、
カップ状ローター13がその空洞部に楕円運動振動子12の
端部が微少隙間をもって、装着されている。支持枠11
は、円筒状の外枠15に、カップ状ローター13の突出部を
挿通して挿入され、円筒状外枠15に設けられた支持枠固
定穴16に接着材を注入することにより円筒状外枠15に固
定される。第１図及び第２図において、楕円運動振動子
の12の端部が楕円運動振動をするとカップ状ローター13
の空洞部の内壁を擦ってカップ状ローター13を回転させ
る。カップ状ローターは、軸受け14によって、回転自在
に支持されているため安定に回転する。
図（ｂ）は内側が円形の一部を切欠いた形状で、外側が
円形を有する。これらの支持枠11及び11′は棒状楕円運
動振動子の断面形状や用途に応じて選択することができ
る。第４図は第３図（ａ）に示した支持枠11を用いて、
棒状弾性体よりなる楕円運動振動子12の振動の節の部分
を支持した場合の斜視図である。第４図のように、支持
枠11の一対を挿通し、正多角形断面あるいは、円形断面
を有する棒状の楕円運動振動子12の振動の節の部分を支
持する。支持枠の形状が対称的であるため、楕円運動を
励振するための互いに直角な方向の屈曲振動に対して支
持による影響が同じように作用するため、安定した楕円
運動振動の励振が可能である。第３図（ｂ）の支持枠1
1′を用いた場合も、第４図と同様に構成することがで
きる。従って圧電楕円運動振動子の断面形状及び支持方
法等の必要に応じて支持枠の内側形状が選択できる。第
５図は本発明の実施例に係る超音波モータに用いられる
（ａ）カップ状ローター及び（ｂ）軸受けを示す斜視図
である。第６図は第５図に示した支持枠の付いた楕円運
動振動子の両端部に第５図（ａ）に示した一端に空洞部
及び他端には外方へ延在する突出軸を有する構造のカッ
プ状ローターをセットした時の状態を示す斜視図であ
る。第７図は本発明の実施例に係る超音波モータにおい
て、支持枠11を介して、楕円運動振動子12を支持するた
めの円筒状外枠を示す斜視図である。第５図から第７図
に示した各部品を用いて、第１図に示す超音波モータを
組立てることができる。この図のように、圧電楕円運動
振動子12は、棒状を示し、支持枠11,11でその振動の節
が支持されている。この楕円運動振動子12の両端部は、
カップ状ローター13がその空洞部に楕円運動振動子12の
端部が微少隙間をもって、装着されている。支持枠11
は、円筒状の外枠15に、カップ状ローター13の突出部を
挿通して挿入され、円筒状外枠15に設けられた支持枠固
定穴16に接着材を注入することにより円筒状外枠15に固
定される。第１図及び第２図において、楕円運動振動子
の12の端部が楕円運動振動をするとカップ状ローター13
の空洞部の内壁を擦ってカップ状ローター13を回転させ
る。カップ状ローターは、軸受け14によって、回転自在
に支持されているため安定に回転する。
以上の説明は、ローターを楕円運動振動子の両端部に
設けた場合について、行ったが、ローターを楕円運動振
動子の一方の端部に設けた場合も同様に超音波モータを
構成することができる。
設けた場合について、行ったが、ローターを楕円運動振
動子の一方の端部に設けた場合も同様に超音波モータを
構成することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超音波モータにおいて
は、駆動力を発生するための圧電楕円運動振動子の形状
が単純で、円を含む楕円運動振動を発生するための二つ
の振動モードが同じ屈曲モードであることから、構造が
単純となる。
は、駆動力を発生するための圧電楕円運動振動子の形状
が単純で、円を含む楕円運動振動を発生するための二つ
の振動モードが同じ屈曲モードであることから、構造が
単純となる。
また、楕円運動振動として、棒状の振動を使用してい
るためローターの直径を小さくすることが容易で、ロー
ターの直径の小さい超音波モータを得ることができる。
るためローターの直径を小さくすることが容易で、ロー
ターの直径の小さい超音波モータを得ることができる。
また、軸受けを介して、ローターの軸部が回転可能に
円筒状外枠に支持されているので、ローターの軸の横振
れを生じない。さらに、支持枠と外枠を有することか
ら、超音波モータの円筒外枠の放射方向のいずれの位置
からも支持可能で、所望する位置に取り付けが容易で、
外部からの衝撃力や電気的接触からも楕円運動振動子を
保護することが出来る。
円筒状外枠に支持されているので、ローターの軸の横振
れを生じない。さらに、支持枠と外枠を有することか
ら、超音波モータの円筒外枠の放射方向のいずれの位置
からも支持可能で、所望する位置に取り付けが容易で、
外部からの衝撃力や電気的接触からも楕円運動振動子を
保護することが出来る。
第１図は本発明の実施例に係る超音波モータの構成を示
す図、第２図は第１図の断面図、第３図（ａ）は本発明
に係る超音波モータに用いられる支持枠の一例を示す
図、第３図（ｂ）は本発明に係る超音波モータに用いら
れる支持枠の他の例を示す図、第４図は本発明の実施例
に係る圧電楕円運動振動子に支持枠を付けた状態を示す
斜視図、第５図（ａ）は本発明に係るローターの一例を
示す図、第５図（ｂ）は本発明に係る軸受けの一例を示
す図、第６図は本発明に係る超音波モータの駆動部分の
一例を示す図，第７図は本発明に係る超音波モータの円
筒状外枠の一例を示す斜視図、第８図及び９図は従来例
に係る超音波モータを示す図である。 図中11及び11′は支持枠、12は楕円運動振動子、13はロ
ーター、14は軸受け、15は円筒状外枠、16は支持枠固定
用穴、51は金属円板、52,53は圧電セラミックス板、54
はローターである。
す図、第２図は第１図の断面図、第３図（ａ）は本発明
に係る超音波モータに用いられる支持枠の一例を示す
図、第３図（ｂ）は本発明に係る超音波モータに用いら
れる支持枠の他の例を示す図、第４図は本発明の実施例
に係る圧電楕円運動振動子に支持枠を付けた状態を示す
斜視図、第５図（ａ）は本発明に係るローターの一例を
示す図、第５図（ｂ）は本発明に係る軸受けの一例を示
す図、第６図は本発明に係る超音波モータの駆動部分の
一例を示す図，第７図は本発明に係る超音波モータの円
筒状外枠の一例を示す斜視図、第８図及び９図は従来例
に係る超音波モータを示す図である。 図中11及び11′は支持枠、12は楕円運動振動子、13はロ
ーター、14は軸受け、15は円筒状外枠、16は支持枠固定
用穴、51は金属円板、52,53は圧電セラミックス板、54
はローターである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (1)
- 【請求項１】一本の圧電性材料から形成された棒状弾性
体を長さ方向に交差する方向で且つ互いに直角な二つの
方向に振動面を備えた屈曲振動の励振を可能とし，前記
屈曲振動によって両端部が円を含む楕円運動振動を行う
圧電楕円運動振動子を振動の節の部分で支持枠に固定
し，更に円筒状外枠内に収容して該支持枠を該円筒状外
枠に固定し，前記圧電楕円運動振動子の端部の少なくと
も一方に該円筒状外枠で支持される軸受を介してロータ
ーを設けたことを特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254958A JP2779415B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254958A JP2779415B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106179A JPH02106179A (ja) | 1990-04-18 |
| JP2779415B2 true JP2779415B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17272228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63254958A Expired - Lifetime JP2779415B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779415B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58148682A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-09-03 | Toshio Sashita | 超音波振動を利用したモータ装置の駆動方法とモータ装置 |
| JPS63153791U (ja) * | 1987-03-28 | 1988-10-07 |
-
1988
- 1988-10-12 JP JP63254958A patent/JP2779415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02106179A (ja) | 1990-04-18 |
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