JP3920464B2 - Ultrasonic motor, stator for ultrasonic motor, rotor for ultrasonic motor, and method for manufacturing ultrasonic motor - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定在波型の超音波モータ、超音波モータ用ステータ、超音波モータ用ロータ及び超音波モータの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
定在波型の超音波モータには、超音波振動の縦振動と捩り振動との組み合わせでロータを回転駆動する楕円軌跡を生成するものがある。図１５は、そのような超音波モータであるランジュバン型振動子からなる超音波モータを示している。図１５に示すように、この超音波モータのステータ１００は、縦振動モードで振動する回転体状の一対の圧電素子１０１が円筒状の一対の金属ブロック１０２，１０３にて挟持されたランジュバン振動子を備えている。両金属ブロック１０２，１０３による各圧電素子１０１の挟持は、それぞれの中心を貫通する図示しないボルトにて行われている。一方、ロータ１０４は前記ボルトと一体で同軸に設けられた支持軸にて、ステータ１００の上面に摺接する状態で回動可能に支持されている。
【０００３】
この超音波モータでは、縦振動の捩り振動への変換が、外周部に複数のスリット１０５が設けられたステータ１００の一部により行われている。このスリット１０５は全て同一形状に形成され、外周部において周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１０５は、ステータ１００の周面からある程度深い位置まで形成されている。
【０００４】
このようなスリット１０５をステータ１００の外周部に形成するには、従来、エンドミルやメタルソーを用いて切削加工していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金属にて円筒状に形成されたステータ１００の外周面にエンドミル、メタルソーにより複数のスリットを切削加工すると、その加工時間が長くかかり生産性が低い問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、スリットを備え縦振動を捩り振動に変換もしくは捩り振動を縦振動に変換する振動変換部を有する超音波モータ、超音波モータ用ステータ及びロータにおいて、スリットの切削加工なしで容易に振動変換部を形成することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波モータにおいて、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記弾性振動励起部は、前記圧電素子を挟持するように設けられた第１振動励起部及び第２振動励起部を備えた。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記振動変換部は、前記弾性振動励起部に設けられた。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の超音波モータにおいて、前記圧電素子に接続される電極は、ほぼ円板状に形成され、前記振動変換部に中心軸方向に積層されて配設される。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記振動変換部は、前記回転部に設けられた。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の超音波モータにおいて、前記回転部を形成する複数の前記素板の内の少なくとも１つは、周方向に係合する動力伝達部を有する。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記素板には、該素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記振動変換部は、該振動変換部を形成する前記素板が脱着可能である。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記弾性振動励起部は、該弾性振動励起部、前記回転部及び振動変換部を覆うように形成されたケースに固定支持され、前記回転部は、前記ケースに回転可能かつ中心軸方向に移動不能に支持されるとともに該ケースから外部に延出された回転軸に固定連結された。
【００１６】
請求項１２に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部とを備えた超音波モータ用ステータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された。
【００１７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である。
【００１８】
請求項１４に記載の発明は、圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部とを備えた超音波モータ用ステータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された。
【００１９】
請求項１５に記載の発明は、スリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータ用ロータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された。
【００２０】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である。
【００２１】
請求項１７に記載の発明は、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータ用ロータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された。
【００２２】
請求項１８に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータの製造方法において、前記振動変換部を、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成し、前記スリットを、積層された各素板の貫通部にて形成する。
【００２３】
請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の超音波モータの製造方法において、前記素板を複数個積層して、前記振動変換部を形成する際、ほぼ円板状に形成され、前記圧電素子に接続される電極を前記素板と共に積層して配設する。
【００２４】
請求項２０に記載の発明は、請求項１８又は１９に記載の超音波モータの製造方法において、前記弾性振動励起部、前記振動変換部及び前記回転部を仮に組付け、該振動変換部の振動変換効率を測定し、その測定結果に基づいて、該振動変換部の該素板の枚数を変更又は同素板の枚数の異なる前記振動変換部に変更して、該振動変換部の振動変換効率が所定の値となるようにする。
【００２５】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、円板状の素板に形成された貫通部により、各素板にて形成される振動変換部にスリットが形成される。振動変換部が縦振動もしくは捩り振動すると、スリットの作用により縦振動の一部が捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部が縦振動に変換される。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部であるため、スリットは振動変換部の内周面に開口される。従って、振動変換部が例えばブロック等の間で締結される際に、該スリットが形成される部分が外周部に比べて強く締結される。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、板状の素板の外周部に形成された切り欠き部により、各素板にて形成される振動変換部の外周部にスリットが形成される。振動変換部が縦振動もしくは捩り振動すると、縦振動の一部がスリットの作用により捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部が縦振動に変換される。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、弾性振動励起部により大きな振幅の縦振動もしくは捩り振動が励起される。従って、より大きな振幅の楕円振動が励起される。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、弾性振動励起部の少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成された部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、振動変換部に直接縦振動もしくは捩り振動が励起される。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、前記圧電素子に接続される電極は、ほぼ円板状に形成され、前記振動変換部に中心軸方向に積層されて配設されるため、１つの工程で電極を備えた振動変換部を製造することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、回転部の少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成された部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、弾性振動励起部から伝達された縦振動が捩り振動に変換もしくは捩り振動が縦振動に変換される。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、前記回転部を形成する複数の素板の内の少なくとも１つは、周方向に係合する動力伝達部を有するため、例えば出力軸を容易に連結することができる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、素板に形成された圧入嵌合部により素板同士が互いに連結固定されて振動変換部が形成される。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、振動変換部を形成する素板が脱着可能であるため、その枚数を適宜変更することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、弾性振動励起部、振動変換部及び回転部がケース内に収容され、ケースから外部に延出された回転軸が回転する。
【００３５】
請求項１２に記載の発明によれば、ステータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成される部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、ステータに縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が生成される。
【００３６】
請求項１３に記載の発明によれば、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部であるため、スリットは振動変換部の内周面に開口される。従って、ステータの振動変換部が例えばブロック等の間で締結される際に、該スリットが形成される部分が外周部に比べて強く締結される。
【００３７】
請求項１４に記載の発明によれば、ステータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成される部分が外周部にスリットを備えた振動変換部となる。従って、ステータに縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が生成される。
【００３８】
請求項１５に記載の発明によれば、ロータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成された部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、ロータは外部から伝達される縦振動の一部を捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部を縦振動に変換し、その縦振動と捩り振動により生成される楕円振動により回転する。
【００３９】
請求項１６に記載の発明によれば、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部であるため、スリットは振動変換部の内周面に開口される。従って、ロータの振動変換部が例えばステータとナットとの間で締結される際に、該スリットが形成される部分が外周部に比べて強く締結される。
【００４０】
請求項１７に記載の発明によれば、ロータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成される部分が外周部にスリットを備えた振動変換部となる。従って、ロータは外部から伝達される縦振動の一部を捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部を縦振動に変換し、その縦振動と捩り振動により生成される楕円振動により回転する。
【００４１】
請求項１８に記載の発明によれば、振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成される。従って、スリットの切削加工なしでスリットを備えた振動変換部が容易に形成される。
【００４２】
請求項１９に記載の発明によれば、素板を複数個積層して、前記振動変換部を形成する際、ほぼ円板状に形成され、前記圧電素子に接続される電極は、前記素板と共に積層して配設される。従って、１つの工程で電極を備えた振動変換部が製造される。
【００４３】
請求項２０に記載の発明によれば、前記弾性振動励起部、前記振動変換部及び前記回転部が仮に組付けられ、該振動変換部の振動変換効率が測定され、その測定結果に基づいて、該振動変換部の該素板の枚数が変更又は同素板の枚数の異なる前記振動変換部に変更され、該振動変換部の振動変換効率が所定の値とされる。従って、振動変換部を更に切削してその振動変換効率を所定の値とする方法等に比べて、振動変換効率の良好な超音波モータが容易に製造される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
【００４５】
図１は超音波モータ１を示す摸式斜視図であり、図２は同じく分解斜視図である。図１に示すように、超音波モータ１は、弾性振動励起部としてのステータ２及び回転部としてのロータ３を備えている。ステータ２は、第１振動励起部としての第１ブロック４、第２振動励起部としての第２ブロック５、第１圧電素子６、第２圧電素子７、第１電極８及び第２電極９を備えている。尚、本実施の形態では、第１圧電素子６及び第２圧電素子７にて圧電素子が構成されている。
【００４６】
第１ブロック４は、ほぼ円筒状の回転体に形成されている。第１ブロック４は、下側ブロック１０と、振動変換部としての上側ブロック１１を備えている。図２に示すように、下側ブロック１０は導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円筒状に形成され、中心軸方向に貫通する貫通孔１２を備えている。下側ブロック１０の外周面においてその上側周縁には、モータ固定用のフランジ部１３が設けられている。
【００４７】
上側ブロック１１は、図２に示すように、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円環状に形成された複数の素板１４を中心軸方向に積層して形成されている。各素板１４はプレス加工にて全て同一形状に形成され、接着により接合されている。
【００４８】
素板１４の中心には中心軸方向に貫通する軸孔１６が形成され、外周部には複数の同一形状の貫通部としての切り欠き部１７が形成されている。各切り欠き部１７は、素板１４の径方向に延びるように形成されるとともにその周面１４ａに開口するように形成されている。
【００４９】
上側ブロック１１の外周部には、複数の同一形状のスリット１５が周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１５は、上側ブロック１１の中心軸に対して傾斜した状態で形成され、周面１１ａに開口されている。この各スリット１５の作用により、上側ブロック１１に励起された超音波の縦振動の一部が捩り振動に変換されるようになっている。各スリット１５は、中心軸回りに順次ずらすように積層された各素板１４の切り欠き部１７にて形成されている。
【００５０】
第１ブロック４の上面には、第１電極８、第１圧電素子６、第２電極９、第２圧電素子７、及び第２ブロック５がこの順で積層されている。
第１圧電素子６は圧電材料にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通する軸孔１８を備えている。第１圧電素子６には、縦振動モードの高周波振動を発生する分極処理が施されている。第１電極８は円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔１９を備えている。第１電極８の周面には、外周側に突出する端子片２０が設けられている。
【００５１】
同じく、第２圧電素子７も円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２１を備えている。第２圧電素子７には縦振動モードの高周波振動を発生するため分極処理が施されている。第２電極９は円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２２を備えている。第２電極９の周面には、外周側に突出する端子片２３が設けられている。
【００５２】
第１圧電素子６及び第２圧電素子７は、分極方向がそれぞれ上下逆にされている。
第２ブロック５は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にてほぼ円筒状の回転体に形成されている。第２ブロック５は、図３に示すように、上面に開口する収容凹部５ａと、その収容凹部５ａから下面に貫通する孔５ｂとを備えている。尚、孔５ｂと、前記下側ブロック１０の貫通孔１２と、前記素板１４の軸孔１６とは、同じ径に形成されている。
【００５３】
前記積層される第１電極８、第１圧電素子６、第２電極９及び第２圧電素子７の前記各孔１９，１８，２２，２１の内側には絶縁材で円筒状に形成されたカラー３０が配設される。カラー３０の内周面の径は、前記各孔５ｂ，１２，１６の径と同じに形成されている。
【００５４】
図３は、超音波モータ１の中心軸を含む平面における断面図である。図３に示すように、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極８、及び第１ブロック４は、連結軸２４により連結されている。
【００５５】
詳述すると、連結軸２４は、図２に示すように、第２ブロック５、カラー３０（第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極８）及び第１ブロック４に嵌挿される嵌挿軸部２５と、その嵌挿軸部２５の上端に径を太くして形成される大径部２６と、その大径部２６の上端から径を細くして軸方向に延びる支持軸部２７と、その支持軸部２７の先端に形成される先端雄ねじ部２８とを備えている。そして、嵌挿軸部２５を第２ブロック５の上側から嵌挿して、大径部２６の下面を第２ブロック５の収容凹部５ａの上面に当接させる。そして、図３に示すように、第１ブロック４（下側ブロック１０）の下面に形成された収容凹部２９に突出した該嵌挿軸部２５の下端を潰してかしめることにより、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極８及び第１ブロック４を連結している。
【００５６】
第２ブロック５の上側には、ロータ３が設けられている。ロータ３は金属（本実施の形態ではステンレス鋼）にて円柱状に形成されている。ロータ３の中心軸方向の中央部には、その下面に開口する挿通孔３２と、該挿通孔３２よりも大径の軸受孔３３と、該軸受孔３３よりも大径に形成されロータ３の上面に開口する収容穴３４とがこの順で同一中心軸上に形成されている。軸受孔３３には軸受３５が支持されている。
【００５７】
挿通孔３２にはその下方から連結軸２４の支持軸部２７が挿通され、該支持軸部２７は軸受３５にて回動可能に支持されている。収容穴３４内には連結軸２４の先端雄ねじ部２８が配置され、該先端雄ねじ部２８には軸受３５の上面との間にばね受け３６及び板ばね３７を介在した状態でナット３８が螺合されている。
【００５８】
ロータ３の下面にはライニング材３９が接着され、該ライニング材３９を介してロータ３が第２ブロック５に摺接されている。
この超音波モータ１では、前記第１圧電素子６には、第１電極８と第２電極９とが電気的に接続され、第２圧電素子７には、第２電極９と、第１電極８に第１ブロック４及び連結軸２４を介して電気的に接続されている第２ブロック５が電気的に接続されている。
【００５９】
次に、以上のように構成された超音波モータ及び超音波モータ用ステータの作用について説明する。
第１電極８及び第２電極９に高周波交流電圧が供給されると、第１圧電素子６及び第２圧電素子７には極性が逆の高周波交流電圧が印加される。すると、第１圧電素子６及び第２圧電素子７とは分極方向が逆であるため、両圧電素子６，７は同じ状態の縦振動モードで振動する。言い換えると、第１圧電素子６が伸びるときには第２圧電素子７も伸び、第１圧電素子６が縮むときには第２圧電素子７も縮む。その結果、ステータ２には圧電素子が１個であるときよりも振幅の大きな縦振動が励起される。
【００６０】
第１ブロック４に励起された縦振動の一部は、各スリット１５の作用により捩り振動に変換される。その結果、第２ブロック５のロータ３との摺接面に縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が発生し、この楕円振動によりロータ３が一方に回転駆動される。
【００６１】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータ及び超音波モータ用ステータによれば、以下の効果を得ることができる。
（ａ） 振動変換部（上側ブロック１１）を円板状に形成された素板１４を積層して形成し、各素板１４に設けた切り欠き部１７にて該振動変換部の外周部にスリット１５を形成した。従って、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリット１５を備えた振動変換部を形成することができる。
【００６２】
（ｂ） 振動変換部を、弾性振動励起部（ステータ２）に設けた。従って、縦振動の一部が振動変換部に直接励起されるため、振動変換部に縦振動が直接励起されない場合に比較して捩り振動が高い効率で生成される。その結果、楕円振動を高い効率で生成することができ、超音波モータ１の高い効率を得ることができる。
【００６３】
（ｃ） 圧電素子６，７を第１振動励起部（第１ブロック４）及び第２振動励起部（第２ブロック５）にて挟持して弾性振動励起部（ステータ２）を構成した。従って、弾性振動励起部に大きな振動の縦振動が励起されるため、超音波モータ１の効率を向上することができる。
【００６４】
（ｄ） 同期した縦振動モードで振動する２つの圧電素子６，７で振動励起部に縦振動を励起するようにした。従って、励起する縦振動の振幅を一層大きくすることができるため、超音波モータ１の効率を一層向上することができる。
【００６５】
（ｅ） 各スリット１５を中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けたので、励起された縦振動が高い効率で捩り振動に変換される。その結果、超音波モータ１の効率を高くすることができる。
【００６６】
（ｆ） 全ての素板１４を同一形状としたので、部品の種類を少なくすることができる。
（ｇ） 素板１４をアルミニウム合金で形成したので、振動変換部（上側ブロック１１）さらに超音波モータ１を軽量化することができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図４及び図５に従って説明する。
【００６８】
図４は、超音波モータ５０の中心軸を含む平面における断面図である。超音波モータ５０は、ケース５１を備え、該ケース５１は、ほぼ円筒状の胴部５２とほぼ円板状の基板５３とを備えている。基板５３の中心には挿通孔５４が形成され、この挿通孔５４には軸受５５が支持されている。胴部５２の内部において底面５２ａ（図４において上側）の中央には凹状支持部５６が設けられ、該凹状支持部５６には軸受５７が支持されている。両軸受５５，５７により、基板５３側からケース５１外部に延出された回転軸５８が中心軸方向に移動不能に支持されている。回転軸５８の上部にはフランジ部５９が設けられ、該フランジ部５９の上面と軸受５７の下面との間にはワッシャ６０が介在されている。
【００６９】
基板５３の内側面には、径が異なる円環状の一対の防振ゴム６１，６２がその各中心軸を回転軸５８の中心軸と一致させた状態で固定されている。両防振ゴム６１，６２の上面には、弾性振動励起部としてのほぼ円筒状のステータ６３が固定支持されている。
【００７０】
図５は、ステータ６３の一部を分解した斜視図である。図５に示すように、ステータ６３は、下側ブロック６４と、振動変換部としての上側ブロック６５とを備えている。下側ブロック６４はほぼ円筒状に形成され、中心軸方向に貫通し回転軸５８が挿通される挿通孔６６を備えている。下側ブロック６４は、導電性金属にてほぼ円環平板状に形成された１種類の素板６７を中心軸方向に複数積層して形成されている。
【００７１】
素板６７はプレス加工により形成され、その周縁部の上面には同一形状の４つの凸状嵌合部６８が同一円周上に等角度間隔で形成されている。又、周縁部上面には、前記各凸状嵌合部６８が圧入嵌合可能な同一形状の４つの嵌合孔６９が凸状嵌合部６８と同一円周上に等角度間隔で形成されている。さらに、各凸状嵌合部６８と各嵌合孔６９とは、同一円周上において交互に等角度間隔となるように設けられている。そして、下側ブロック６４は、一方の素板６７の各凸状嵌合部６８を他方の素板６７の各嵌合孔６９に圧入嵌合（かしめ）して多数連結固定することにより形成されている。
【００７２】
又、図５に示すように、上側ブロック６５は、ほぼ円筒状に形成され中心軸方向に貫通し回転軸５８が挿通された挿通孔７０を備えている。上側ブロック６５は、下側ブロック６４と同様に、導電性金属にてほぼ円環平板状に形成された素板７１を中心軸方向に複数積層して形成されている。
【００７３】
上側ブロック６５の外周部には、同一形状の複数のスリット７２が周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット７２は、その中心軸が上側ブロック６５の中心軸に対して平行となるように形成されるとともに周方向の幅が中心軸方向に等しいように形成され、周面６５ａに開口されている。この各スリット７２により、上側ブロック６５に励起された縦振動の一部が捩り振動に変換されるようになっている。
【００７４】
各素板７１はプレス加工により同一形状に形成され、その外周部には複数の同一形状の切り欠き部７３が周方向に等角度間隔で形成されている。切り欠き部７３は、ほぼ径方向に延びるように形成され周面７１ａに開口されている。周縁部の上面において各切り欠き部７３の間には、その１つおきに前記凸状嵌合部６８と同一の４つの凸状嵌合部７４が同一円周上に等角度間隔で形成されている。又、周縁部の上面において各切り欠き部７３の間に、前記凸状嵌合部７４が設けられていない１つおきに、各凸状嵌合部７４が圧入嵌合可能な同一形状の４つの嵌合孔７５が凸状嵌合部７４と同一円周上に等角度間隔で形成されている。さらに、各凸状嵌合部７４と各嵌合孔７５とは、同一円周上において交互に等角度間隔となるように設けられている。そして、上側ブロック６５は、一方の素板６７の各凸状嵌合部７４を他方の素板６７の嵌合孔７５に圧入嵌合して多数連結固定することにより形成されている。本実施の形態では、凸状嵌合部７４及び嵌合孔７５にて圧入嵌合部が構成されている。
但し、図５に示すように、上側ブロック６５の最上部に設けられる素板７７だけは、他の素板７４に設けられている凸状嵌合部７４の代わりに、その凸状嵌合部７４に対応する位置にも嵌合孔７５が形成されている。これは、形成された上側ブロック６５の上面に、凸状嵌合部７４を突出させないためである。尚、下側ブロック６４と上側ブロック６５とは、下側ブロック６４の最上段の素板６７の各凸状嵌合部６８が上側ブロック６５の最下段の素板７１の各嵌合孔７５に圧入嵌合することにより接合されている。
【００７５】
図４に示すように、ステータ６３の下面、即ち、下側ブロック６４の下面には、圧電材にて円環状に形成された圧電素子７８が固定保持されている。この圧電素子７８には、縦振動モードで高周波振動するための分極処理が施されている。圧電素子７８は、防振ゴム６１と防振ゴム６２との間に配置されている。圧電素子７８の下面には、電極７９が貼り合わされている。
【００７６】
ステータ６３の上面には、金属にて円板状に形成され中心に回転軸５８が貫通した状態で固定連結された回転部としてのロータ８０が設けられている。ロータ８０の下面には円環状に形成され下方に突出するステータ接触部８１が形成され、このステータ接触部８１の下面全体にはライニング材８２が貼着されている。ステータ接触部８１は、ライニング材８２を介してステータ６３の上面に摺接されている。
【００７７】
回転軸５８のフランジ部５９とロータ８０との間には、それぞれ回転軸５８が貫挿する円環状のばね８３と、円環状のばね受け８４とが設けられている。ばね８３は、ばね受け８４とロータ８０との間で、弾性圧縮変形された状態で設けられている。
【００７８】
以上のように構成された超音波モータ５０において、電極７９に高周波交流電圧が印加されると、圧電素子７８が縦振動モードで振動する。すると、ステータ６３に縦振動が励起される。
【００７９】
上側ブロック６５に励起された縦振動の一部は、各スリット７２の作用により捩り振動に変換される。その結果、ステータ６３のロータ８０との摺接面に縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が生成され、この楕円振動によりロータ８０が一方に回転駆動される。
【００８０】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータによれば、前記第１の実施の形態において（ａ），（ｂ），（ｅ），（ｇ）に記載する各効果以外に、以下の効果を得ることができる。
【００８１】
（ａ） ステータ６３及びロータ８０をケース５１で覆い、ロータ８０に固定した回転軸５８をケース５１から外部に延出させた。従って、従来の電動モータのようにケース５１を固定した状態で回転軸５８から駆動力を得ることができる。
【００８２】
（ｂ） 各素板７１に凸状嵌合部７４と嵌合孔７５とを設け（但し、素板７７だけは嵌合孔７５のみ）、素板７１同士を凸状嵌合部７４と嵌合孔７５との圧入嵌合により連結固定して振動変換部（上側ブロック６５）を形成した。従って、接着剤を用いることなく素板７１同士を連結固定して振動変換部を形成することができる。
【００８３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を図６〜図８に従って説明する。尚、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分については同様の符号を付して説明する。
【００８４】
図６は超音波モータ１１１の分解斜視図である。図７に示すように、超音波モータ１１１は、弾性振動励起部としてのステータ１１２及び回転部としてのロータ３を備えている。ステータ１１２は、第１振動励起部としての第１ブロック１１３、第２振動励起部としての第２ブロック５、第１圧電素子６、第２圧電素子７、第１電極１１４及び第２電極９を備えている。尚、本実施の形態では、第１圧電素子６及び第２圧電素子７にて圧電素子が構成されている。
【００８５】
第１ブロック１１３は、ほぼ円筒状の回転体に形成されている。第１ブロック１１３は、下側ブロック１０と、振動変換部としての上側ブロック１１５を備えている。下側ブロック１０は導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円筒状に形成され、中心軸方向に貫通する貫通孔１２を備えている。下側ブロック１０の外周面においてその上側周縁には、モータ固定用のフランジ部１３が設けられている。
【００８６】
上側ブロック１１５は、図６に示すように、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円環状に形成された複数の素板１１６を中心軸方向に積層して形成されている。各素板１１６は全て同一形状に形成され、接着により接合されている。
【００８７】
素板１１６の中心には中心軸方向に貫通する軸孔１１７が形成されている。又、素板１１６には、径方向に延び、前記軸孔１１７に開口する貫通部としての切り欠き部１１８が複数形成されている。
【００８８】
上側ブロック１１５には、複数の同一形状のスリット１１９が周方向に等角度間隔で設けられている。この各スリット１１９の作用により、上側ブロック１１５に励起された超音波の縦振動の一部が捩り振動に変換されるようになっている。各スリット１１９は、積層された各素板１１６の切り欠き部１１８にて形成されている。
【００８９】
第１ブロック１１３の上面には、第１電極１１４、第１圧電素子６、第２電極９、第２圧電素子７、及び第２ブロック５がこの順で積層されている。
第１圧電素子６は圧電材料にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通する軸孔１８を備えている。第１圧電素子６には、縦振動モードの高周波振動を発生する分極処理が施されている。第１電極１１４は導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記素板１１６の軸孔１１７と同径の軸孔１２０を備えている。第１電極１１４の周面には、外周側に突出する端子片１２１が設けられている。
【００９０】
同じく、第２圧電素子７も円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２１を備えている。第２圧電素子７には縦振動モードの高周波振動を発生するため分極処理が施されている。第２電極９は導電性金属にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２２を備えている。第２電極９の周面には、外周側に突出する端子片２３が設けられている。
【００９１】
第１圧電素子６及び第２圧電素子７は、分極方向がそれぞれ上下逆にされている。
第２ブロック５は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にてほぼ円筒状の回転体に形成されている。第２ブロック５は、図７に示すように、上面に開口する収容凹部５ａと、その収容凹部５ａから下面に貫通する孔５ｂとを備えている。尚、孔５ｂと、前記下側ブロック１０の貫通孔１２と、前記第１電極１１４の軸孔１２０と、前記素板１１６の軸孔１１７とは、同じ径に形成されている。
【００９２】
前記積層される第１圧電素子６、第２電極９及び第２圧電素子７の前記各孔１８，２２，２１の内側には絶縁材で円筒状に形成されたカラー１２２が配設される。カラー１２２の内周面の径は、前記各孔５ｂ，１２，１２０，１１７の径と同じに形成されている。
【００９３】
図７に示すように、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極１１４、及び第１ブロック１１３は、連結軸１２３により連結されている。
【００９４】
詳述すると、連結軸１２３は、図６に示すように、第２ブロック５、カラー３０（第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６）、第１電極１１４及び第１ブロック１１３に嵌挿される嵌挿軸部１２４と、その嵌挿軸部１２４の下端に形成される雄ねじ部１２５と、同嵌挿軸部１２４の上端に径を太くして形成される大径部１２６と、その大径部１２６の上端から径を細くして軸方向に延びる支持軸部１２７と、その支持軸部１２７の先端に形成される先端雄ねじ部１２８とを備えている。そして、嵌挿軸部１２４を第２ブロック５の上側から嵌挿して、大径部１２６の下面を第２ブロック５の収容凹部５ａの上面に当接させる。そして、図７に示すように、第１ブロック１１３（下側ブロック１０）の下面に形成された収容凹部２９に突出した雄ねじ部１２５にナット１２９を螺合することにより、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極１１４及び第１ブロック１１３を連結している。
【００９５】
第２ブロック５の上側には、ロータ３が設けられている。ロータ３は金属（本実施の形態ではステンレス鋼）にて円柱状に形成されている。ロータ３の中心軸方向の中央部には、その下面に開口する挿通孔３２と、該挿通孔３２よりも大径の軸受孔３３と、該軸受孔３３よりも大径に形成されロータ３の上面に開口する収容穴３４とがこの順で同一中心軸上に形成されている。軸受孔３３には軸受３５が支持されている。
【００９６】
挿通孔３２にはその下方から連結軸２４の支持軸部２７が挿通され、該支持軸部２７は軸受３５にて回動可能に支持されている。収容穴内３４には連結軸２４の先端雄ねじ部２８が配置され、該先端雄ねじ部２８には軸受３５の上面との間にばね受け３６及び板ばね３７を介在した状態でナット３８が螺合されている。
【００９７】
ロータ３の下面にはライニング材３９が接着され、該ライニング材３９を介してロータ３が第２ブロック５に摺接されている。
この超音波モータ１では、前記第１圧電素子６には、第１電極１１４と第２電極９とが電気的に接続され、第２圧電素子７には、第２電極９と、第１電極１１４に第１ブロック１１３及び連結軸２４を介して電気的に接続されている第２ブロック５が電気的に接続されている。
【００９８】
次に、上記のように構成した超音波モータ１１１の製造方法を図８に従って説明する。
ステップＳ１では、素板１１６を打ち抜きにより製造する。
【００９９】
一方、ステップＳ２では、電極１１４を打ち抜きにより製造する。
次に、ステップＳ３では、複数の素板１１６を積層して接着するとともに電極１１４を積層して接着し、電極１１４を上部に備えた上側ブロック１１５を製造する。尚、このとき、積層された素板１１６の切り欠き部１１８にてスリット１１９が形成される。又、本実施の形態では、素板１１６の枚数が異なる複数種類の上側ブロック１１５を製造する。
【０１００】
一方、ステップＳ４では、下側ブロック１０、第２ブロック５、ロータ３、第１及び第２圧電素子６，７、連結軸１２３及びナット１２９等の他の部品を公知の方法（例えば、打ち抜き・プレス等）で製造する。
【０１０１】
次に、ステップＳ５では、上側ブロック１１５、下側ブロック１０、第２ブロック５、ロータ３、第１及び第２圧電素子６，７、連結軸１２３及びナット１２９等の部品を仮に組付け超音波モータを製造する。
【０１０２】
次に、ステップＳ６では、前記組み付けた超音波モータにおける上側ブロック１１５の振動変換効率を測定する。尚、本実施の形態でいう振動変換効率とは、上側ブロック（振動変換部）１１５が第１及び第２圧電素子６，７の縦振動を捩り振動に変換する効率であって、上側ブロック１１５が組み付けられた他の部品（特に、第２ブロック５、ロータ３）に対して適正かどうかを示す値である。
【０１０３】
次に、ステップＳ７では、測定した振動変換効率が基準値を満たしているかどうかを判定する。尚、基準値とは、超音波モータが正常に動作するかどうかを判断するために予め測定した値である。
【０１０４】
ステップＳ７において、測定した振動変換効率が基準値を満たしていないと判定されると、ステップＳ８に移る。ステップＳ８では、測定した上側ブロック１１５を、その振動変換効率に基づいて、素板１１６の枚数が異なる他の上側ブロック１１５に変更する。そして、前記ステップ５に移り、前述したように組付けて、超音波モータを製造する。
【０１０５】
ステップＳ７において、測定した振動変換効率が基準値を満たしていると判定されると、超音波モータの製造を完了する。
次に、以上のように構成された超音波モータ及び超音波モータ用ステータの作用について説明する。
【０１０６】
第１電極１１４及び第２電極９に高周波交流電圧が供給されると、第１圧電素子６及び第２圧電素子７には上下方向において極性が逆の高周波交流電圧が印加される。すると、第１圧電素子６と第２圧電素子７とは分極方向が逆であるため、両圧電素子６，７は同じ状態の縦振動モードで振動する。言い換えると、第１圧電素子６が伸びるときには第２圧電素子７も伸び、第１圧電素子６が縮むときには第２圧電素子７も縮む。その結果、ステータ２には圧電素子が１個であるときよりも振幅の大きな縦振動が励起される。
【０１０７】
第１ブロック１１３に励起された縦振動の一部は、各スリット１１９の作用により捩り振動に変換される。その結果、第２ブロック５のロータ３との摺接面に縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が発生し、この楕円振動によりロータ３が一方に回転駆動される。
【０１０８】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータ１１１では、以下の効果を得ることができる。
（ａ） 振動変換部（上側ブロック１１５）を円板状に形成された素板１１６を積層して形成し、各素板１１６に設けた切り欠き部１１８にてスリット１１９を形成した。従って、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリット１１９を備えた振動変換部を形成することができる。
【０１０９】
（ｂ） 振動変換部を、弾性振動励起部（ステータ１１２）に設けた。従って、縦振動の一部が振動変換部に直接励起されるため、振動変換部に縦振動が直接励起されない場合に比較して捩り振動が高い効率で生成される。その結果、楕円振動を高い効率で生成することができ、超音波モータ１１１の高い効率を得ることができる。
【０１１０】
（ｃ） 圧電素子６，７を第１振動励起部（第１ブロック１１３）及び第２振動励起部（第２ブロック５）にて挟持して弾性振動励起部（ステータ１１３）を構成した。従って、弾性振動励起部に大きな振動の縦振動が励起されるため、超音波モータ１１１の効率を向上することができる。
【０１１１】
（ｄ） 同期した縦振動モードで振動する２つの圧電素子６，７で振動励起部に縦振動を励起するようにした。従って、励起する縦振動の振幅を一層大きくすることができるため、超音波モータ１１１の効率を一層向上することができる。
【０１１２】
（ｅ） 素板１１６の切り欠き部１１８を内周面（軸孔１１７）に開口するように形成し、スリット１１９を上側ブロック１１５の内周面に開口するようにした。従って、連結軸１２３の大径部１２６とナット１２９との間で締結される際に、スリット１１９が形成される部分が外周部に比べて強く締結される。その結果、スリット１１９が形成される部分で振動が効率良く伝達され、上側ブロック（振動変換部）１１５の振動変換効率が向上される。
【０１１３】
（ｆ） 電極１１４を素板１１６が積層されて形成される上側ブロック１１５の上面に積層して配設した。そして、複数の素板１１６を積層して接着するとともに電極１１４を積層して接着し、１つの工程で電極１１４を上部に備えた上側ブロック１１５を製造するようにした。従って、別に電極１１４を組付ける工程を必要とせず、その製造コストが低減される。
【０１１４】
（ｇ） 上側ブロック１１５の振動変換効率の測定結果に基づいて、該上側ブロック１１５を素板１１６の枚数が異なる他の上側ブロック１１５に変更し、振動変換効率が基準値を満たすようにした。従って、上側ブロック（振動変換部）を更に切削して振動変換効率が基準値を満たすようにする方法等に比べて、正常に動作する超音波モータ１１１を容易に製造することができる。
【０１１５】
（ｈ） 全ての素板１１６を同一形状としたので、部品の種類を少なくすることができる。
（ｉ） 素板１１６をアルミニウム合金で形成したので、振動変換部（上側ブロック１１５）を軽量化することができ、超音波モータ１１１を軽量化することができる。
【０１１６】
尚、実施の形態は上記実施の形態に限らず、以下のように変更してもよい。
○ 第１の実施の形態で、図９（ａ）に示すように、第１ブロック４の全体を素板を積層して形成される振動変換部とするとともに、第１ブロック４の全体にスリット１５を設けてもよい。この場合にも、第１の実施の形態の各効果を得ることができる。又、第３の実施の形態における第１ブロック１１３の全体を素板を積層して形成される振動変換部とし、第１ブロック１１３の全体にスリット１１９を設けてもよい（図示略）。
【０１１７】
○ 第１及び第３の実施の形態で、図９（ｂ）に示すように、第２ブロック５の中心軸方向における一部を振動変換部８５とし、この振動変換部８５にスリット８６を設けた構成としてもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態の各効果を得ることができる。
【０１１８】
○ 第１及び第３の実施の形態で、図１０（ａ）に示すように、第２ブロック５の全体を振動変換部とするとともに、第２ブロック５の全体にスリット８７を設けた構成としてもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態の各効果を得ることができる。
【０１１９】
○ 第１及び第３の実施の形態で、図１０（ｂ）に示すように、ロータ３の中心方向における一部を振動変換部８８とし、この振動変換部８８にスリット８９を設けてもよい。この場合に、ロータ３全体を素板を積層して形成してもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態の各効果を得ることができる上に、両ブロック４，１１３，５の締め付けトルクの大小により各スリット８９の形状が影響を受けないため、超音波モータ１，１１１の効率がばらつかない。
【０１２０】
さらに、素板を積層して形成したロータ３の全体にスリットを設けて振動変換部としてもよい。
○ 第１の実施の形態において、振動変換部（上側ブロック１１）の各スリット１５は、中心軸に対して傾斜する方向が逆方向であってもよい。この場合にも、励起された縦振動を高い効率で捩り振動に変換することができる。
【０１２１】
○ 第１及び第３の実施の形態で、圧電素子６，７を１つとしてもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態における（ｄ）に記載の効果以外の各効果を得ることができる。
【０１２２】
○ 第２の実施の形態で、回転軸５８をステータ６３を挿通して基板５３側から外部に延出させる代わりに、ステータ６３を挿通させず胴部５２の底面５２ａ中心から外部に延出させてもよい。この場合には、基板５３に軸受５５を設ける必要がないため、その分だけ中心軸方向に小型化することができる。
【０１２３】
○ 第２の実施の形態で、各素板７１に設ける凸状嵌合部７４の数、及び、嵌合孔７５の数は、それぞれ４個ずつに限られるものではなく、素板７１の外径や厚さ、切り欠き部７３の数、凸状嵌合部７４及び嵌合孔７５の大きさ等により、適宜変更してもよい。
【０１２４】
○ 各実施の形態で、縦振動モードで超音波振動する圧電素子の代わりに捩り振動モードで超音波振動する圧電素子とし、弾性振動励起部にて捩り振動を励起するように構成する。この弾性振動励起部にて励起した捩り振動の一部を振動変換部にて縦振動に変換する。そして、弾性振動励起部に励起された捩り振動と、振動変換部にて変換された縦振動とから回転体を回転駆動するための楕円振動を生成するようにしてもよい。この場合にも、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリットを備えた振動変換部を形成することができる。
【０１２５】
○ 図１１（ａ）に示すように、ステータ２とロータ３の両方にそれぞれ振動変換部９０，９１を設けた構成としてもよい。
○ 振動変換部に設けるスリットの形状は、中心軸方向に等しい幅で形成されるものに限らず、その他例えば図１１（ｂ）に示すように、その周方向の幅が中心軸方向に次第に小さくもしくは大きくなるように変化するように形成されるスリット９２であってもよい。このスリット９２は、切り欠き部の形状を徐々に変化させた複数の種類の素板を積層して振動変換部を形成することにより形成することができる。又、曲面状に形成されるスリットでもよい。
【０１２６】
○ 各実施の形態で、振動変換部に設けるスリットの数は、６個に限らず、５個以下、あるいは、７個以上であってもよい。
○ 各実施の形態で、素板１４，７４，７７，１１６をアルミニウム合金以外の導電性金属、例えば、鉄、銅、それらの導電性合金により形成してもよい。
【０１２７】
○ 振動変換部を備えるロータ３を、素板を積層して構成するとともに、その素板の少なくとも１つに周方向に係合する動力伝達部を備えるようにしてもよい。
【０１２８】
例えば、図１２及び図１３に示すように、振動変換部を備えるロータ３を、４種類の素板１３１〜１３４を積層して構成する。素板１３１〜１３４は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円環状に形成されている。素板１３１〜１３４には、径方向に延び、外周面に開口する切り欠き部１３１ａ〜１３４ａがそれぞれ複数形成されている。素板１３１〜１３３は、その内周面が円形に形成され、その内径は図１３に示すようにそれぞれ異なる大きさに形成されている。素板１３４は、図１４に示すように、その内周面に動力伝達部としての２つの相対向する平行部１３４ｂが形成されている。そして、素板１３１〜１３４を積層して、接着することによりロータ３を形成している。このとき、積層された各素板１３１〜１３４の各切り欠き部１３１ａ〜１３４ａにてスリット１３５が形成されている。
【０１２９】
このようにすると、図１２に示すように、ロータ３と例えば出力軸１３６とを該平行部１３４ｂにて容易に回転方向に係合させることができ、容易に連結することができる。しかも、このロータ３は、スリット１３５を備えた振動変換部を有するが、エンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易に作成することができる。尚、図１２及び図１３では、ステータ２を第１の実施の形態のステータ２と同様にしたが、第３の実施の形態のステータ１１２等の他のステータとしてもよい。又、動力伝達部は、周方向に係合可能な形状であれば、平行部１３４ｂ以外の形状で構成してもよい。
【０１３０】
○第３の実施の形態では、ステップＳ３で素板１１６の枚数が異なる複数種類の上側ブロック１１５を製造し、ステップＳ８で上側ブロック１１５を素板１１６の枚数が異なる他の上側ブロック１１５に変更するとしたが、ステップＳ３で１種類の上側ブロック１１５を製造し、ステップＳ８で上側ブロック１１５の素板１１６を脱着して、その枚数を変更するようにしてもよい。この場合、上側ブロック１１５の素板１１６を適宜脱着可能とする必要があり、例えば剥がすことのできる接着剤を使用して素板１１６を連結固定したり、嵌合させることにより素板１１６を連結固定する必要がある。このようにしても、正常に動作する超音波モータ１１１を容易に製造することができる。
【０１３１】
○第３の実施の形態のステップＳ３では、複数の素板１１６を積層して接着するとともに電極１１４を積層して接着し、電極１１４を上部に備えた上側ブロック１１５を製造するとしたが、複数の素板１１６のみを積層して接着し上側ブロック１１５を製造してもよい。尚、この場合、電極１１４をステップＳ５で組付ける等の必要がある。このようにしても（ｆ）を除く第３の実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
○第３の実施の形態では、上側ブロック１１５を振動変換部としたため、その製造方法では上側ブロック１１５を素板１１６を積層して製造するとしたが、第２ブロック５又はロータ３等を振動変換部に変更して、その製造方法では該振動変換部を素板を積層して製造するように適宜変更してもよい。このようにしても正常に動作する超音波モータを容易に製造することができる。
【０１３３】
以下、特許請求の範囲に記載された技術的思想の外に前述した各実施の形態で把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
（１） 圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された縦振動と、前記振動変換部にて変換された捩り振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ。このような構成によれば、超音波の縦振動を捩り振動に変換する振動変換部に切削加工なしでスリットを容易に設けることができる。
【０１３４】
（２） 圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の捩り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された捩り振動と、前記振動変換部にて変換された縦振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ。このような構成によれば、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部に切削加工なしでスリットを容易に設けることができる。
【０１３５】
（３） 請求項２に記載の超音波モータにおいて、前記圧電素子は、同期した縦振動モードで振動する２つの圧電素子からなる。このような構成によれば、弾性振動励起部に大きな振幅の縦振動を励起することができる。
【０１３６】
（４） 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の超音波モータにおいて、前記各スリットは、中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けられた。このような構成によれば、振動変換部にて縦振動が高い効率で捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換されるため、モータの効率を向上することができる。
【０１３７】
（５） 請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記スリットは、中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けられた。このような構成によれば、縦振動が高い効率で捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換される。
【０１３８】
（６） 請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記スリットは、中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けられた。このような構成によれば、縦振動が高い効率で捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換される。
【０１３９】
（７） 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の超音波モータにおいて、前記素板はアルミニウム合金にて形成された。このような構成によれば、超音波モータの軽量化を図ることができる。
【０１４０】
（８） 請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記素板はアルミニウム合金にて形成された。このような構成によれば、ステータを軽量化することができる。
【０１４１】
（９） 請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記素板はアルミニウム合金にて形成された。このような構成によれば、ステータを軽量化することができる。
【０１４２】
（１０） 請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記素板には、素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された。このような構成によれば、接着材を用いずに振動変換部を組み立てることができる。
【０１４３】
（１１） 請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記素板には、素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された。このような構成によれば、接着材を用いずに振動変換部を組み立てることができる。
【０１４４】
尚、この明細書において、発明の構成に係る手段及び部材は、以下のように定義されるものとする。
（１） スリットとは、該振動変換部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換する作用を備えたものであって、その軸線が振動変換部の中心軸に対して傾斜したもの及び傾斜していないものをも含み、又、曲面状に形成されるものをも含む。さらに、その周方向の幅が中心軸方向にほぼ一定に形成されるものや、同幅が中心軸方向で変化するように形成されるものを含むものとする。
【０１４５】
（２） 素板とは、金属にて円環状の平板に形成され、積層されて振動変換部を形成するものであって、形成された振動変換部に、該振動変換部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する作用を有する複数のスリットを形成する貫通部（切り欠き部）が形成されたものであればよく、その厚さ、貫通部（切り欠き部）の数、材質は限定されない。
【０１４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１、請求項３及び請求項１８に記載の発明によれば、スリットの切削加工なしでスリットを備えた振動変換部を容易に形成することができる。
【０１４７】
請求項２に記載の発明によれば、スリットが形成される部分で振動が効率良く伝達され、振動変換部の振動変換効率が向上される。
請求項４及び５に記載の発明によれば、大きな振幅の楕円振動が励起され、超音波モータの効率が向上される。
【０１４８】
請求項６に記載の発明によれば、別に電極を組付ける工程を必要とせず、製造コストが低減される。
請求項７に記載の発明によれば、回転部にて弾性振動励起部から伝達された縦振動が捩り振動に変換もしくは捩り振動が縦振動に変換される。
【０１４９】
請求項８に記載の発明によれば、例えば出力軸を容易に連結することができる。
請求項９に記載の発明によれば、接着剤を用いずに振動変換部を組み立てることができる。
【０１５０】
請求項１０に記載の発明によれば、振動変換部の振動変換効率を適宜変更することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、ケースを固定して回転軸から駆動力を得ることができる。
【０１５１】
請求項１２及び１４に記載の発明によれば、スリットの切削加工なしでステータにスリットを備えた振動変換部を容易に形成することができる。
請求項１３に記載の発明によれば、スリットが形成される部分で振動が効率良く伝達され、振動変換部の振動変換効率が向上される。
【０１５２】
請求項１５及び１７に記載の発明によれば、スリットの切削加工なしでロータにスリットを備えた振動変換部を容易に形成することができる。
請求項１６に記載の発明によれば、スリットが形成される部分で振動が効率良く伝達され、振動変換部の振動変換効率が向上される。
【０１５３】
請求項１９に記載の発明によれば、別に電極を組付ける工程を必要とせず、製造コストが低減される。
請求項２０に記載の発明によれば、振動変換効率の良好な超音波モータを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態の超音波モータを示す斜視図。
【図２】 同じく分解斜視図。
【図３】 同じく断面図。
【図４】 第２の実施の形態の超音波モータを示す断面図。
【図５】 一部を分解したステータを示す斜視図。
【図６】 第３の実施の形態の超音波モータを示す分解斜視図。
【図７】 第３の実施の形態の超音波モータを示す断面図。
【図８】 第３の実施の形態の超音波モータを製造する方法の説明図。
【図９】 （ａ），（ｂ）共に別例の超音波モータを示す正面図。
【図１０】 （ａ），（ｂ）共に別例の超音波モータを示す正面図。
【図１１】 （ａ）別例の超音波モータを示す正面図、（ｂ）別例の振動変換部を示す斜視図。
【図１２】 別例の超音波モータを示す斜視図。
【図１３】 別例の超音波モータを示す断面図。
【図１４】 別例の素板を示す斜視図。
【図１５】 従来例の超音波モータを示す斜視図。
【符号の説明】
２，６３，１１２…弾性振動励起部としてのステータ、３，８０…回転部としてのロータ、４，１１３…第１振動励起部としての第１ブロック、５…第２振動励起部としての第２ブロック、６…圧電素子を構成する第１圧電素子、７…同じく第２圧電素子、１１，６５，１１５…振動変換部としての上側ブロック、１１ａ，６５ａ…周面、１４，７１，７７，１１４，１３１〜１３４…素板、１５，７２，８６，８７，８９，９２，１１９，１３５…スリット、１７，７３，１１８，１３１ａ〜１３４ａ…貫通部としての切り欠き部、５１…ケース、５８…回転軸、７４…圧入嵌合部を構成する凸状嵌合部、７５…同じく嵌合孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a standing wave type ultrasonic motor, a stator for an ultrasonic motor, a rotor for an ultrasonic motor, and a method for manufacturing the ultrasonic motor.
[0002]
[Prior art]
Some standing wave type ultrasonic motors generate an elliptical locus for rotationally driving a rotor by a combination of longitudinal vibration and torsional vibration of ultrasonic vibration. FIG. 15 shows an ultrasonic motor composed of a Langevin type vibrator as such an ultrasonic motor. As shown in FIG. 15, the stator 100 of this ultrasonic motor includes a Langevin vibrator in which a pair of rotating piezoelectric elements 101 that vibrate in a longitudinal vibration mode are sandwiched between a pair of cylindrical metal blocks 102 and 103. It has. The piezoelectric elements 101 are held between the metal blocks 102 and 103 with bolts (not shown) penetrating through the centers. On the other hand, the rotor 104 is supported by a support shaft that is integral with the bolt and provided coaxially so that the rotor 104 can rotate while being in sliding contact with the upper surface of the stator 100.
[0003]
In this ultrasonic motor, conversion of longitudinal vibration into torsional vibration is performed by a part of the stator 100 in which a plurality of slits 105 are provided on the outer periphery. All the slits 105 are formed in the same shape, and are provided at equiangular intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion. Each slit 105 is formed from the circumferential surface of the stator 100 to a position deep to some extent.
[0004]
In order to form such a slit 105 on the outer peripheral portion of the stator 100, conventionally, an end mill or a metal saw has been used for cutting.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a plurality of slits are cut by an end mill and a metal saw on the outer peripheral surface of the stator 100 formed in a cylindrical shape with metal, there is a problem that the processing time is long and productivity is low.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic motor having a vibration conversion unit that includes a slit and converts longitudinal vibration into torsional vibration or converts torsional vibration into longitudinal vibration. In the stator and rotor for an ultrasonic motor, the vibration converting portion can be easily formed without slit machining.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 includes a piezoelectric element, wherein an elastic vibration excitation unit that excites longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves by the piezoelectric element, and a slit are formed. The longitudinal vibration excited by the elastic vibration exciting part by the action of the slit is converted into torsional vibration, or the vibration converting part for converting the torsional vibration into longitudinal vibration, and the ultrasonic wave excited by the elastic vibration exciting part In an ultrasonic motor comprising a vibration and a rotating unit that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit, the vibration converting unit is substantially disc-shaped. And a plurality of base plates each having a through-hole formed so as to extend substantially in the radial direction are laminated in the central axis direction, and the slit is formed through each of the stacked base plates. Formed with .
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first aspect, the penetrating portion is a notch portion formed so as to open to an inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. is there.
[0009]
The invention according to claim 3 includes a piezoelectric element, and an elastic vibration excitation part in which longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element, and a slit opening in a peripheral surface is formed in the outer peripheral part. The longitudinal vibration excited by the elastic vibration exciting part by the action of the slit is converted into torsional vibration, or the vibration converting part for converting the torsional vibration into longitudinal vibration, and the supersonic wave excited by the elastic vibration exciting part. In an ultrasonic motor including a rotating unit that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining ultrasonic vibration and ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit, the vibration converting unit is substantially a disc. A plurality of base plates formed in a central axis direction are formed by laminating a plurality of base plates formed on the outer peripheral portion so as to extend substantially in the radial direction and having a notch opening in the peripheral surface, Each stacked It was formed by the cut-out portion of the plate.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to third aspects, the elastic vibration excitation unit is a first vibration excitation unit provided so as to sandwich the piezoelectric element. And a second vibration excitation unit.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to fourth aspects, the vibration conversion unit is provided in the elastic vibration excitation unit.
According to a sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the fifth aspect, the electrode connected to the piezoelectric element is formed in a substantially disc shape and is laminated on the vibration converting portion in the central axis direction. Arranged.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to fourth aspects, the vibration converting portion is provided in the rotating portion.
According to an eighth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the seventh aspect, at least one of the plurality of base plates forming the rotating portion has a power transmission portion that engages in a circumferential direction. .
[0013]
According to a ninth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to eighth aspects, the base plate is formed with a press-fit fitting portion for connecting and fixing the base plates. The vibration converting portion is formed by connecting and fixing the base plates to each other by the press-fitting fitting portion.
[0014]
According to a tenth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to ninth aspects, the vibration converting portion is detachable from the base plate forming the vibration converting portion.
[0015]
The invention according to claim 11 is the ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 10, wherein the elastic vibration excitation unit covers the elastic vibration excitation unit, the rotation unit, and the vibration conversion unit. The rotating portion is supported by the case so as to be rotatable and immovable in the direction of the central axis, and is fixedly connected to a rotating shaft extending from the case to the outside.
[0016]
According to a twelfth aspect of the present invention, a piezoelectric element is provided, and an elastic vibration excitation unit that excites longitudinal vibrations or torsional vibrations of the ultrasonic waves by the piezoelectric element and a slit are formed, and the elastic vibration excitation is performed by the action of the slit. In the stator for an ultrasonic motor provided with a vibration conversion unit that converts the longitudinal vibration excited by a part into a torsional vibration or a vibration conversion part that converts the torsional vibration into a longitudinal vibration, the vibration conversion unit is substantially in a disc shape. A plurality of base plates each having a through-hole formed so as to extend substantially in the radial direction are stacked in the central axis direction, and the slits are formed in the through-holes of the stacked base plates. Formed.
[0017]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor stator according to the twelfth aspect, the through portion is a notch formed so as to open to an inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. Part.
[0018]
The invention according to claim 14 is characterized in that an elastic vibration excitation part in which longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by a piezoelectric element, and a slit opening in a peripheral surface is formed in the outer peripheral part, and the slit acts to In the stator for an ultrasonic motor including the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit to torsional vibration or the vibration conversion unit for converting torsional vibration to longitudinal vibration, the vibration conversion unit is substantially circular. It is formed in a plate shape, and is formed by laminating a plurality of base plates in the central axis direction, which are formed so as to extend substantially in the radial direction on the outer peripheral portion, and are formed in the peripheral surface. The slit was formed at the notch of each laminated base plate.
[0019]
According to the fifteenth aspect of the present invention, a slit is formed, and the vibration conversion for converting the longitudinal vibration of the ultrasonic wave excited by the elastic vibration exciting portion by the action of the slit into the torsional vibration or converting the torsional vibration into the longitudinal vibration. And a rotating unit that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit. In the rotor for an ultrasonic motor, the vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates each having a through portion formed so as to extend in a substantially radial direction are stacked in the central axis direction. The slit was formed at the penetrating portion of each laminated base plate.
[0020]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor rotor according to the fifteenth aspect, the through portion is a notch formed so as to open to an inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. Part.
[0021]
In the invention described in claim 17, a slit opening in the peripheral surface is formed in the outer peripheral portion, and the longitudinal vibration of the ultrasonic wave excited by the elastic vibration exciting portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or Rotation by elliptic vibration generated by combining vibration conversion unit that converts vibration into longitudinal vibration, ultrasonic vibration excited by the elastic vibration excitation unit, and ultrasonic vibration converted by the vibration conversion unit In the rotor for an ultrasonic motor provided with a rotating part to be driven, the vibration conversion part is formed in a substantially disc shape, and is formed in the outer peripheral part so as to extend in the radial direction and opens to the peripheral surface. A plurality of base plates in which cutout portions are formed are stacked in the central axis direction, and each slit is formed by a cutout portion of each stacked baseplate.
[0022]
According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric element, and an elastic vibration excitation unit that excites longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves by the piezoelectric element, and a slit is formed, and the elastic vibration excitation is performed by the action of the slit. The longitudinal vibration excited by the part is converted into torsional vibration, or the vibration converting part that converts the torsional vibration into longitudinal vibration, the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting part, and the vibration converting part In the manufacturing method of an ultrasonic motor provided with a rotating portion that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining with ultrasonic vibration converted in the above manner, the vibration converting portion is formed in a substantially disk shape. A plurality of base plates each having a penetrating portion formed so as to extend substantially in the radial direction are stacked in the central axis direction, and the slit is formed at the penetrating portion of each stacked base plate.
[0023]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an ultrasonic motor according to the eighteenth aspect, when forming the vibration converting portion by laminating a plurality of the base plates, the ultrasonic motor is formed in a substantially disc shape, An electrode connected to the piezoelectric element is laminated with the base plate.
[0024]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor manufacturing method according to the eighteenth or nineteenth aspect, the elastic vibration excitation unit, the vibration conversion unit, and the rotation unit are temporarily assembled, and the vibration of the vibration conversion unit is temporarily installed. The conversion efficiency is measured, and the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit is changed based on the measurement result by changing the number of the plate of the vibration conversion unit or the vibration conversion unit having a different number of the same plate. Is set to a predetermined value.
[0025]
(Function)
According to invention of Claim 1, a slit is formed in the vibration conversion part formed in each base plate by the penetration part formed in the disk-shaped base plate. When the vibration converting unit performs longitudinal vibration or torsional vibration, part of the longitudinal vibration is converted into torsional vibration or part of the torsional vibration is converted into longitudinal vibration by the action of the slit.
[0026]
According to the second aspect of the present invention, the through portion is a cutout portion formed so as to open to the inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. Opened to the inner peripheral surface. Therefore, when the vibration converting portion is fastened between, for example, blocks or the like, the portion where the slit is formed is fastened more strongly than the outer peripheral portion.
[0027]
According to invention of Claim 3, a slit is formed in the outer peripheral part of the vibration conversion part formed in each base plate by the notch part formed in the outer peripheral part of a plate-shaped base plate. When the vibration converting unit performs longitudinal vibration or torsional vibration, part of the longitudinal vibration is converted into torsional vibration or part of the torsional vibration is converted into longitudinal vibration by the action of the slit.
[0028]
According to the invention described in claim 4, in addition to the operation of the invention described in any one of claims 1 to 3, a large amplitude longitudinal vibration or torsional vibration is excited by the elastic vibration exciting portion. Accordingly, elliptical vibration having a larger amplitude is excited.
[0029]
According to the invention described in claim 5, in addition to the operation of the invention described in any one of claims 1 to 4, at least a part of the elastic vibration excitation part is formed by laminating the base plates. A portion formed of the base plate becomes a vibration converting portion having a slit. Therefore, longitudinal vibration or torsional vibration is directly excited in the vibration converting unit.
[0030]
According to the sixth aspect of the present invention, since the electrode connected to the piezoelectric element is formed in a substantially disc shape and is disposed in the vibration converting portion so as to be laminated in the central axis direction, one step is performed. Thus, it is possible to manufacture a vibration converting portion including an electrode.
[0031]
According to the seventh aspect of the present invention, at least a part of the rotating part is formed by laminating the base plates, and the part formed by the base plate becomes a vibration converting part having a slit. Therefore, the longitudinal vibration transmitted from the elastic vibration excitation unit is converted into torsional vibration, or the torsional vibration is converted into longitudinal vibration.
[0032]
According to the eighth aspect of the present invention, at least one of the plurality of base plates forming the rotating portion has the power transmission portion that engages in the circumferential direction, and thus, for example, the output shaft is easily connected. be able to.
[0033]
According to invention of Claim 9, in addition to the effect | action of the invention as described in any one of Claims 1 thru | or 9, a base plate is mutually connected and fixed by the press-fit fitting part formed in the base plate. Thus, a vibration converting portion is formed.
[0034]
According to the invention described in claim 10, since the base plate forming the vibration converting portion can be detached, the number of the plates can be appropriately changed.
According to the invention described in claim 11, in addition to the operation of the invention described in any one of claims 1 to 10, the elastic vibration excitation part, the vibration conversion part, and the rotation part are accommodated in the case, and the case The rotating shaft extended from the outside rotates.
[0035]
According to the twelfth aspect of the present invention, at least a part of the stator is formed by laminating the base plates, and the portion formed by the base plates becomes the vibration converting portion provided with the slit. Accordingly, an elliptical vibration in which the longitudinal vibration and the torsional vibration are combined is generated in the stator.
[0036]
According to the invention described in claim 13, the through portion is a cutout portion formed so as to open to the inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape, and therefore, the slit is the vibration converting portion. Opened to the inner peripheral surface. Therefore, when the vibration converting portion of the stator is fastened between, for example, blocks, the portion where the slit is formed is fastened more strongly than the outer peripheral portion.
[0037]
According to the fourteenth aspect of the present invention, at least a part of the stator is formed by laminating the base plates, and a portion formed by the base plates becomes a vibration converting portion having a slit in the outer peripheral portion. Accordingly, an elliptical vibration in which the longitudinal vibration and the torsional vibration are combined is generated in the stator.
[0038]
According to the fifteenth aspect of the present invention, at least a part of the rotor is formed by laminating the raw plates, and the portion formed by the raw plates becomes the vibration converting portion provided with the slit. Therefore, the rotor converts a part of the longitudinal vibration transmitted from the outside into a torsional vibration or converts a part of the torsional vibration into a longitudinal vibration, and rotates by the elliptical vibration generated by the longitudinal vibration and the torsional vibration.
[0039]
According to the invention described in claim 16, since the penetrating portion is a cutout portion formed so as to open on the inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape, the slit is formed on the vibration converting portion. Opened to the inner peripheral surface. Therefore, when the vibration conversion portion of the rotor is fastened between, for example, the stator and the nut, the portion where the slit is formed is fastened compared to the outer peripheral portion.
[0040]
According to the seventeenth aspect of the present invention, at least a part of the rotor is formed by laminating the base plates, and a portion formed by the base plates becomes a vibration converting portion having a slit in the outer peripheral portion. Therefore, the rotor converts a part of the longitudinal vibration transmitted from the outside into a torsional vibration or converts a part of the torsional vibration into a longitudinal vibration, and rotates by the elliptical vibration generated by the longitudinal vibration and the torsional vibration.
[0041]
According to the invention described in claim 18, the vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates in which through portions formed so as to extend in the radial direction are formed are provided in the central axis direction. The slits are formed at the penetrating portions of the laminated base plates. Therefore, the vibration converting portion having the slit can be easily formed without cutting the slit.
[0042]
According to the nineteenth aspect of the present invention, when the vibration converting portion is formed by laminating a plurality of base plates, the electrode connected to the piezoelectric element is formed in a substantially disc shape. And laminated together. Therefore, the vibration conversion part provided with the electrode in one process is manufactured.
[0043]
According to the invention of claim 20, the elastic vibration excitation unit, the vibration conversion unit and the rotation unit are temporarily assembled, the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit is measured, and based on the measurement result, The number of the base plates of the vibration conversion unit is changed or changed to the vibration conversion unit having a different number of base plates, and the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit is set to a predetermined value. Therefore, an ultrasonic motor having a good vibration conversion efficiency can be easily manufactured as compared with a method in which the vibration conversion portion is further cut to set the vibration conversion efficiency to a predetermined value.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0045]
FIG. 1 is a vertical perspective view showing an ultrasonic motor 1, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the same. As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor 1 includes a stator 2 as an elastic vibration excitation unit and a rotor 3 as a rotating unit. The stator 2 includes a first block 4 as a first vibration excitation unit, a second block 5 as a second vibration excitation unit, a first piezoelectric element 6, a second piezoelectric element 7, a first electrode 8 and a second electrode 9. I have. In the present embodiment, the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 constitute a piezoelectric element.
[0046]
The first block 4 is formed in a substantially cylindrical rotating body. The first block 4 includes a lower block 10 and an upper block 11 as a vibration converting unit. As shown in FIG. 2, the lower block 10 is formed of a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy) in a cylindrical shape, and includes a through hole 12 that penetrates in the central axis direction. On the outer peripheral surface of the lower block 10, a flange portion 13 for fixing the motor is provided on the upper peripheral edge.
[0047]
As shown in FIG. 2, the upper block 11 is formed by laminating a plurality of base plates 14 formed in an annular shape with a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy) in the central axis direction. All the base plates 14 are all formed in the same shape by press working, and are joined by adhesion.
[0048]
A shaft hole 16 penetrating in the central axis direction is formed at the center of the base plate 14, and a plurality of cutout portions 17 as penetrating portions having the same shape are formed at the outer peripheral portion. Each notch portion 17 is formed so as to extend in the radial direction of the base plate 14 and is formed so as to open to the peripheral surface 14a.
[0049]
In the outer peripheral portion of the upper block 11, a plurality of slits 15 having the same shape are provided at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 15 is formed in a state of being inclined with respect to the central axis of the upper block 11 and opened to the peripheral surface 11a. By the action of each slit 15, a part of the longitudinal vibration of the ultrasonic wave excited by the upper block 11 is converted into torsional vibration. Each slit 15 is formed by a cutout portion 17 of each base plate 14 stacked so as to be sequentially shifted around the central axis.
[0050]
On the upper surface of the first block 4, the first electrode 8, the first piezoelectric element 6, the second electrode 9, the second piezoelectric element 7, and the second block 5 are laminated in this order.
The first piezoelectric element 6 is formed of a piezoelectric material in a disc shape and includes a shaft hole 18 that penetrates in the central axis direction. The first piezoelectric element 6 is subjected to polarization processing that generates high-frequency vibration in the longitudinal vibration mode. The first electrode 8 is formed in a disc shape and includes a shaft hole 19 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 18. On the peripheral surface of the first electrode 8, a terminal piece 20 that protrudes to the outer peripheral side is provided.
[0051]
Similarly, the second piezoelectric element 7 is also formed in a disc shape, and includes a shaft hole 21 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 18. The second piezoelectric element 7 is subjected to a polarization process to generate high-frequency vibration in the longitudinal vibration mode. The second electrode 9 is formed in a disk shape, and includes a shaft hole 22 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 18. On the peripheral surface of the second electrode 9, a terminal piece 23 protruding to the outer peripheral side is provided.
[0052]
The first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 have their polarization directions turned upside down.
The second block 5 is formed of a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy) in a substantially cylindrical rotating body. As shown in FIG. 3, the second block 5 includes an accommodation recess 5 a that opens to the upper surface, and a hole 5 b that penetrates from the accommodation recess 5 a to the lower surface. The hole 5b, the through hole 12 of the lower block 10, and the shaft hole 16 of the base plate 14 are formed to have the same diameter.
[0053]
A collar formed in a cylindrical shape with an insulating material inside each of the holes 19, 18, 22, 21 of the first electrode 8, the first piezoelectric element 6, the second electrode 9 and the second piezoelectric element 7 to be laminated. 30 is disposed. The diameter of the inner peripheral surface of the collar 30 is formed to be the same as the diameter of each of the holes 5b, 12, and 16.
[0054]
FIG. 3 is a cross-sectional view in a plane including the central axis of the ultrasonic motor 1. As shown in FIG. 3, the second block 5, the second piezoelectric element 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 8, and the first block 4 are connected by a connecting shaft 24.
[0055]
Specifically, as shown in FIG. 2, the connecting shaft 24 includes the second block 5, the collar 30 (the second piezoelectric element 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 8) and the first block. 4, a large diameter portion 26 formed by increasing the diameter at the upper end of the insertion shaft portion 25, and an axial direction by reducing the diameter from the upper end of the large diameter portion 26. And a front male screw portion 28 formed at the front end of the support shaft portion 27. And the insertion shaft part 25 is inserted from the upper side of the 2nd block 5, and the lower surface of the large diameter part 26 is contact | abutted to the upper surface of the accommodation recessed part 5a of the 2nd block 5. FIG. Then, as shown in FIG. 3, the second block is obtained by crushing and caulking the lower end of the fitting insertion shaft portion 25 protruding into the housing recess 29 formed on the lower surface of the first block 4 (lower block 10). 5, the second piezoelectric element 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 8, and the first block 4 are connected.
[0056]
The rotor 3 is provided on the upper side of the second block 5. The rotor 3 is formed in a columnar shape with metal (stainless steel in the present embodiment). In the central portion of the rotor 3 in the central axis direction, an insertion hole 32 opened on the lower surface of the rotor 3, a bearing hole 33 having a diameter larger than the insertion hole 32, and a diameter larger than the bearing hole 33 are formed. The accommodation hole 34 opened on the upper surface is formed on the same central axis in this order. A bearing 35 is supported in the bearing hole 33.
[0057]
A support shaft portion 27 of the connecting shaft 24 is inserted into the insertion hole 32 from below, and the support shaft portion 27 is rotatably supported by a bearing 35. A distal male screw portion 28 of the connecting shaft 24 is disposed in the accommodation hole 34, and a nut 38 is screwed into the distal male screw portion 28 with a spring receiver 36 and a leaf spring 37 interposed between the upper surface of the bearing 35. Has been.
[0058]
A lining material 39 is bonded to the lower surface of the rotor 3, and the rotor 3 is in sliding contact with the second block 5 through the lining material 39.
In the ultrasonic motor 1, a first electrode 8 and a second electrode 9 are electrically connected to the first piezoelectric element 6, and a second electrode 9 and a first electrode are connected to the second piezoelectric element 7. 8 is electrically connected to the second block 5, which is electrically connected to the first block 4 via the connecting shaft 24.
[0059]
Next, operations of the ultrasonic motor and the ultrasonic motor stator configured as described above will be described.
When a high-frequency AC voltage is supplied to the first electrode 8 and the second electrode 9, a high-frequency AC voltage having a reverse polarity is applied to the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7. Then, since the polarization direction is opposite to that of the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7, both the piezoelectric elements 6 and 7 vibrate in the same longitudinal vibration mode. In other words, when the first piezoelectric element 6 extends, the second piezoelectric element 7 also extends, and when the first piezoelectric element 6 contracts, the second piezoelectric element 7 also contracts. As a result, the stator 2 is excited by longitudinal vibration having a larger amplitude than when the number of piezoelectric elements is one.
[0060]
A part of the longitudinal vibration excited by the first block 4 is converted into torsional vibration by the action of each slit 15. As a result, elliptical vibration in which longitudinal vibration and torsional vibration are combined is generated on the sliding surface of the second block 5 with the rotor 3, and the rotor 3 is rotationally driven in one direction by this elliptical vibration.
[0061]
As described above in detail, according to the ultrasonic motor and the ultrasonic motor stator of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(A) The vibration converting portion (upper block 11) is formed by laminating a base plate 14 formed in a disk shape, and a notch portion 17 provided on each base plate 14 is formed on the outer peripheral portion of the vibration converting portion. A slit 15 was formed. Therefore, it is possible to easily form the vibration converting portion having the slit 15 without performing slit machining on the columnar metal material with an end mill, a metal saw, or the like.
[0062]
(B) The vibration conversion unit is provided in the elastic vibration excitation unit (stator 2). Accordingly, since a part of the longitudinal vibration is directly excited by the vibration converting unit, the torsional vibration is generated with higher efficiency than when the longitudinal vibration is not directly excited by the vibration converting unit. As a result, elliptical vibration can be generated with high efficiency, and high efficiency of the ultrasonic motor 1 can be obtained.
[0063]
(C) The piezoelectric elements 6 and 7 were sandwiched between the first vibration excitation unit (first block 4) and the second vibration excitation unit (second block 5) to form an elastic vibration excitation unit (stator 2). Accordingly, since a large longitudinal vibration is excited in the elastic vibration exciting portion, the efficiency of the ultrasonic motor 1 can be improved.
[0064]
(D) Longitudinal vibration is excited in the vibration excitation portion by the two piezoelectric elements 6 and 7 that vibrate in the synchronized longitudinal vibration mode. Therefore, since the amplitude of the longitudinal vibration to be excited can be further increased, the efficiency of the ultrasonic motor 1 can be further improved.
[0065]
(E) Since each slit 15 is provided in a state inclined with respect to the central axis in the same circumferential direction, the excited longitudinal vibration is converted into torsional vibration with high efficiency. As a result, the efficiency of the ultrasonic motor 1 can be increased.
[0066]
(F) Since all the base plates 14 have the same shape, the types of parts can be reduced.
(G) Since the base plate 14 is formed of an aluminum alloy, the vibration conversion unit (upper block 11) and the ultrasonic motor 1 can be reduced in weight.
[0067]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
[0068]
FIG. 4 is a cross-sectional view in a plane including the central axis of the ultrasonic motor 50. The ultrasonic motor 50 includes a case 51, and the case 51 includes a substantially cylindrical body portion 52 and a substantially disk-shaped substrate 53. An insertion hole 54 is formed at the center of the substrate 53, and a bearing 55 is supported in the insertion hole 54. A concave support portion 56 is provided in the center of the bottom surface 52a (upper side in FIG. 4) inside the trunk portion 52, and a bearing 57 is supported by the concave support portion 56. By both bearings 55 and 57, a rotating shaft 58 extending from the substrate 53 side to the outside of the case 51 is supported so as not to move in the central axis direction. A flange portion 59 is provided on the upper portion of the rotating shaft 58, and a washer 60 is interposed between the upper surface of the flange portion 59 and the lower surface of the bearing 57.
[0069]
A pair of annular anti-vibration rubbers 61 and 62 having different diameters are fixed to the inner side surface of the substrate 53 with their central axes aligned with the central axis of the rotating shaft 58. A substantially cylindrical stator 63 as an elastic vibration excitation part is fixedly supported on the upper surfaces of the vibration isolating rubbers 61 and 62.
[0070]
FIG. 5 is an exploded perspective view of a part of the stator 63. As shown in FIG. 5, the stator 63 includes a lower block 64 and an upper block 65 as a vibration conversion unit. The lower block 64 is formed in a substantially cylindrical shape and includes an insertion hole 66 that penetrates in the central axis direction and through which the rotation shaft 58 is inserted. The lower block 64 is formed by laminating a plurality of one type of base plate 67 made of a conductive metal in a substantially annular flat plate shape in the central axis direction.
[0071]
The base plate 67 is formed by pressing, and four convex fitting portions 68 having the same shape are formed on the upper surface of the peripheral edge portion at equal angular intervals on the same circumference. Further, on the upper surface of the peripheral portion, four fitting holes 69 having the same shape in which the respective convex fitting portions 68 can be press-fitted and fitted are formed on the same circumference as the convex fitting portions 68 at equal angular intervals. ing. Furthermore, each convex fitting part 68 and each fitting hole 69 are provided so that it may become equiangular intervals alternately on the same periphery. The lower block 64 is formed by press-fitting (caulking) each convex fitting portion 68 of one base plate 67 into each fitting hole 69 of the other base plate 67 and connecting and fixing them. ing.
[0072]
Further, as shown in FIG. 5, the upper block 65 includes an insertion hole 70 that is formed in a substantially cylindrical shape, penetrates in the central axis direction, and the rotation shaft 58 is inserted. Similar to the lower block 64, the upper block 65 is formed by laminating a plurality of base plates 71 made of a conductive metal in a substantially annular flat plate shape in the central axis direction.
[0073]
A plurality of slits 72 having the same shape are provided on the outer peripheral portion of the upper block 65 at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 72 is formed so that the central axis thereof is parallel to the central axis of the upper block 65 and has a circumferential width equal to the central axis direction, and is open to the circumferential surface 65a. . Each slit 72 converts a part of the longitudinal vibration excited by the upper block 65 into torsional vibration.
[0074]
Each base plate 71 is formed in the same shape by press working, and a plurality of cutout portions 73 having the same shape are formed in the outer peripheral portion at equal angular intervals in the circumferential direction. The notch 73 is formed so as to extend substantially in the radial direction and is opened in the peripheral surface 71a. Four convex fitting portions 74 identical to the convex fitting portions 68 are formed at equal angular intervals on the same circumference between the cutout portions 73 on the upper surface of the peripheral edge portion. ing. In addition, every other convex fitting portion 74 that is not provided with the convex fitting portion 74 between the cutout portions 73 on the upper surface of the peripheral edge portion has the same shape 4 that can be press-fitted and fitted. Two fitting holes 75 are formed at equal angular intervals on the same circumference as the convex fitting portion 74. Furthermore, each convex fitting part 74 and each fitting hole 75 are provided so that it may become equiangular intervals alternately on the same periphery. The upper block 65 is formed by press-fitting and fitting a plurality of convex fitting portions 74 of one base plate 67 into the fitting holes 75 of the other base plate 67. In the present embodiment, the press-fitting fitting portion is configured by the convex fitting portion 74 and the fitting hole 75.
However, as shown in FIG. 5, only the base plate 77 provided on the uppermost part of the upper block 65 is replaced with the convex fitting portion 74 instead of the convex fitting portion 74 provided on the other base plate 74. A fitting hole 75 is also formed at a position corresponding to 74. This is because the convex fitting portion 74 does not protrude from the upper surface of the formed upper block 65. The lower block 64 and the upper block 65 are such that the convex fitting portions 68 of the uppermost base plate 67 of the lower block 64 are inserted into the fitting holes 75 of the lowermost base plate 71 of the upper block 65. Joined by press-fitting.
[0075]
As shown in FIG. 4, a piezoelectric element 78 formed in an annular shape with a piezoelectric material is fixedly held on the lower surface of the stator 63, that is, the lower surface of the lower block 64. The piezoelectric element 78 is subjected to polarization processing for high-frequency vibration in the longitudinal vibration mode. The piezoelectric element 78 is disposed between the anti-vibration rubber 61 and the anti-vibration rubber 62. An electrode 79 is bonded to the lower surface of the piezoelectric element 78.
[0076]
On the upper surface of the stator 63, there is provided a rotor 80 as a rotating portion that is formed in a disk shape with metal and is fixedly connected in a state where the rotating shaft 58 passes through the center. A stator contact portion 81 that is formed in an annular shape and protrudes downward is formed on the lower surface of the rotor 80, and a lining material 82 is attached to the entire lower surface of the stator contact portion 81. The stator contact portion 81 is in sliding contact with the upper surface of the stator 63 via the lining material 82.
[0077]
Between the flange portion 59 of the rotating shaft 58 and the rotor 80, an annular spring 83 and an annular spring receiver 84 through which the rotating shaft 58 is inserted are provided. The spring 83 is provided between the spring receiver 84 and the rotor 80 in an elastically compressed state.
[0078]
In the ultrasonic motor 50 configured as described above, when a high-frequency AC voltage is applied to the electrode 79, the piezoelectric element 78 vibrates in the longitudinal vibration mode. Then, longitudinal vibration is excited in the stator 63.
[0079]
A part of the longitudinal vibration excited by the upper block 65 is converted into torsional vibration by the action of each slit 72. As a result, an elliptical vibration in which the longitudinal vibration and the torsional vibration are combined is generated on the sliding surface of the stator 63 with the rotor 80, and the rotor 80 is rotationally driven in one direction by the elliptical vibration.
[0080]
As described above in detail, according to the ultrasonic motor of the present embodiment, in addition to the effects described in (a), (b), (e), and (g) in the first embodiment, The following effects can be obtained.
[0081]
(A) The stator 63 and the rotor 80 were covered with the case 51, and the rotating shaft 58 fixed to the rotor 80 was extended from the case 51 to the outside. Therefore, a driving force can be obtained from the rotating shaft 58 with the case 51 fixed as in a conventional electric motor.
[0082]
(B) Each base plate 71 is provided with a convex fitting portion 74 and a fitting hole 75 (however, only the base plate 77 is only the fitting hole 75), and the base plates 71 are fitted with the convex fitting portion 74. The vibration converting portion (upper block 65) was formed by being connected and fixed by press-fitting with the joint hole 75. Therefore, the vibration converting portions can be formed by connecting and fixing the base plates 71 without using an adhesive.
[0083]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0084]
FIG. 6 is an exploded perspective view of the ultrasonic motor 111. As shown in FIG. 7, the ultrasonic motor 111 includes a stator 112 as an elastic vibration excitation unit and a rotor 3 as a rotation unit. The stator 112 includes a first block 113 as a first vibration excitation unit, a second block 5 as a second vibration excitation unit, a first piezoelectric element 6, a second piezoelectric element 7, a first electrode 114, and a second electrode 9. I have. In the present embodiment, the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 constitute a piezoelectric element.
[0085]
The first block 113 is formed in a substantially cylindrical rotating body. The first block 113 includes a lower block 10 and an upper block 115 as a vibration converting unit. The lower block 10 is formed of a conductive metal (aluminum alloy in the present embodiment) in a cylindrical shape, and includes a through hole 12 penetrating in the central axis direction. On the outer peripheral surface of the lower block 10, a flange portion 13 for fixing the motor is provided on the upper peripheral edge.
[0086]
As shown in FIG. 6, the upper block 115 is formed by laminating a plurality of base plates 116 formed in an annular shape from a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy) in the central axis direction. All the base plates 116 are all formed in the same shape, and are joined by adhesion.
[0087]
A shaft hole 117 penetrating in the central axis direction is formed at the center of the base plate 116. The base plate 116 is formed with a plurality of cutouts 118 that extend in the radial direction and open to the shaft hole 117 as penetrating parts.
[0088]
In the upper block 115, a plurality of slits 119 having the same shape are provided at equal angular intervals in the circumferential direction. By the action of each slit 119, a part of the longitudinal vibration of the ultrasonic wave excited by the upper block 115 is converted into torsional vibration. Each slit 119 is formed at a cutout portion 118 of each laminated base plate 116.
[0089]
On the upper surface of the first block 113, the first electrode 114, the first piezoelectric element 6, the second electrode 9, the second piezoelectric element 7, and the second block 5 are laminated in this order.
The first piezoelectric element 6 is formed of a piezoelectric material in a disc shape and includes a shaft hole 18 that penetrates in the central axis direction. The first piezoelectric element 6 is subjected to polarization processing that generates high-frequency vibration in the longitudinal vibration mode. The first electrode 114 is formed of a conductive metal (aluminum alloy in the present embodiment) in a disc shape, and includes a shaft hole 120 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 117 of the base plate 116. Yes. On the peripheral surface of the first electrode 114, a terminal piece 121 protruding to the outer peripheral side is provided.
[0090]
Similarly, the second piezoelectric element 7 is also formed in a disc shape, and includes a shaft hole 21 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 18. The second piezoelectric element 7 is subjected to a polarization process to generate high-frequency vibration in the longitudinal vibration mode. The second electrode 9 is formed of a conductive metal into a disk shape, and includes a shaft hole 22 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 18. On the peripheral surface of the second electrode 9, a terminal piece 23 protruding to the outer peripheral side is provided.
[0091]
The first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 have their polarization directions turned upside down.
The second block 5 is formed of a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy) in a substantially cylindrical rotating body. As shown in FIG. 7, the second block 5 includes an accommodation recess 5a that opens to the upper surface, and a hole 5b that penetrates from the accommodation recess 5a to the lower surface. The hole 5b, the through hole 12 of the lower block 10, the shaft hole 120 of the first electrode 114, and the shaft hole 117 of the base plate 116 are formed to have the same diameter.
[0092]
A collar 122 formed in a cylindrical shape with an insulating material is disposed inside each of the holes 18, 22, 21 of the first piezoelectric element 6, the second electrode 9, and the second piezoelectric element 7 to be stacked. The diameter of the inner peripheral surface of the collar 122 is formed to be the same as the diameter of each of the holes 5b, 12, 120, 117.
[0093]
As shown in FIG. 7, the second block 5, the second piezoelectric element 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 114, and the first block 113 are connected by a connecting shaft 123.
[0094]
Specifically, as shown in FIG. 6, the connecting shaft 123 includes the second block 5, the collar 30 (second piezoelectric element 7, second electrode 9, first piezoelectric element 6), first electrode 114, and first block. 113, an insertion shaft portion 124 to be inserted, 113 a male screw portion 125 formed at the lower end of the insertion shaft portion 124, and a large diameter portion 126 formed by increasing the diameter at the upper end of the insertion shaft portion 124. And a support shaft portion 127 having a diameter reduced from the upper end of the large-diameter portion 126 and extending in the axial direction, and a distal male screw portion 128 formed at the tip of the support shaft portion 127. Then, the insertion shaft portion 124 is inserted from above the second block 5, and the lower surface of the large diameter portion 126 is brought into contact with the upper surface of the housing recess 5 a of the second block 5. Then, as shown in FIG. 7, the second block 5, the second block 5, the second block 5, the second block 5, The two piezoelectric elements 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 114, and the first block 113 are connected.
[0095]
The rotor 3 is provided on the upper side of the second block 5. The rotor 3 is formed in a columnar shape with metal (stainless steel in the present embodiment). In the central portion of the rotor 3 in the central axis direction, an insertion hole 32 opened on the lower surface of the rotor 3, a bearing hole 33 having a diameter larger than the insertion hole 32, and a diameter larger than the bearing hole 33 are formed. The accommodation hole 34 opened on the upper surface is formed on the same central axis in this order. A bearing 35 is supported in the bearing hole 33.
[0096]
A support shaft portion 27 of the connecting shaft 24 is inserted into the insertion hole 32 from below, and the support shaft portion 27 is rotatably supported by a bearing 35. A distal male screw portion 28 of the connecting shaft 24 is disposed in the accommodation hole 34, and a nut 38 is screwed into the distal male screw portion 28 with a spring receiver 36 and a leaf spring 37 interposed between the upper surface of the bearing 35. ing.
[0097]
A lining material 39 is bonded to the lower surface of the rotor 3, and the rotor 3 is in sliding contact with the second block 5 through the lining material 39.
In this ultrasonic motor 1, the first electrode 114 and the second electrode 9 are electrically connected to the first piezoelectric element 6, and the second electrode 9 and the first electrode are connected to the second piezoelectric element 7. The second block 5 electrically connected to the first block 113 and the connecting shaft 24 is electrically connected to 114.
[0098]
Next, a method for manufacturing the ultrasonic motor 111 configured as described above will be described with reference to FIG.
In step S1, the base plate 116 is manufactured by punching.
[0099]
On the other hand, in step S2, the electrode 114 is manufactured by punching.
Next, in step S3, the plurality of base plates 116 are stacked and bonded, and the electrode 114 is stacked and bonded to manufacture the upper block 115 having the electrode 114 on the top. At this time, a slit 119 is formed at the notch 118 of the laminated base plate 116. In the present embodiment, a plurality of types of upper blocks 115 having different numbers of base plates 116 are manufactured.
[0100]
On the other hand, in step S4, other parts such as the lower block 10, the second block 5, the rotor 3, the first and second piezoelectric elements 6 and 7, the connecting shaft 123 and the nut 129 are removed by a known method (for example, punching / Manufactured by a press).
[0101]
Next, in step S5, components such as the upper block 115, the lower block 10, the second block 5, the rotor 3, the first and second piezoelectric elements 6 and 7, the connecting shaft 123, the nut 129, and the like are temporarily assembled. Manufacture motors.
[0102]
Next, in step S6, the vibration conversion efficiency of the upper block 115 in the assembled ultrasonic motor is measured. The vibration conversion efficiency referred to in the present embodiment is the efficiency with which the upper block (vibration conversion unit) 115 converts the longitudinal vibrations of the first and second piezoelectric elements 6 and 7 into torsional vibrations. Is a value indicating whether or not it is appropriate for other assembled parts (particularly, the second block 5 and the rotor 3).
[0103]
Next, in step S7, it is determined whether or not the measured vibration conversion efficiency satisfies a reference value. The reference value is a value measured in advance to determine whether or not the ultrasonic motor operates normally.
[0104]
If it is determined in step S7 that the measured vibration conversion efficiency does not satisfy the reference value, the process proceeds to step S8. In step S8, the measured upper block 115 is changed to another upper block 115 having a different number of base plates 116 based on the vibration conversion efficiency. And it moves to the said step 5 and assembles as mentioned above, and manufactures an ultrasonic motor.
[0105]
If it is determined in step S7 that the measured vibration conversion efficiency satisfies the reference value, the production of the ultrasonic motor is completed.
Next, operations of the ultrasonic motor and the ultrasonic motor stator configured as described above will be described.
[0106]
When a high-frequency AC voltage is supplied to the first electrode 114 and the second electrode 9, a high-frequency AC voltage having a reverse polarity in the vertical direction is applied to the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7. Then, since the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 have opposite polarization directions, both the piezoelectric elements 6 and 7 vibrate in the same longitudinal vibration mode. In other words, when the first piezoelectric element 6 extends, the second piezoelectric element 7 also extends, and when the first piezoelectric element 6 contracts, the second piezoelectric element 7 also contracts. As a result, the stator 2 is excited by longitudinal vibration having a larger amplitude than when the number of piezoelectric elements is one.
[0107]
A part of the longitudinal vibration excited by the first block 113 is converted into torsional vibration by the action of each slit 119. As a result, elliptical vibration in which longitudinal vibration and torsional vibration are combined is generated on the sliding surface of the second block 5 with the rotor 3, and the rotor 3 is rotationally driven in one direction by this elliptical vibration.
[0108]
As described in detail above, the ultrasonic motor 111 of the present embodiment can obtain the following effects.
(A) The vibration converting portion (upper block 115) was formed by stacking the base plates 116 formed in a disk shape, and the slits 119 were formed at the notches 118 provided in each base plate 116. Therefore, it is possible to easily form the vibration converting portion including the slit 119 without performing slit machining on the cylindrical metal material with an end mill, a metal saw, or the like.
[0109]
(B) The vibration conversion part was provided in the elastic vibration excitation part (stator 112). Accordingly, since a part of the longitudinal vibration is directly excited by the vibration converting unit, the torsional vibration is generated with higher efficiency than when the longitudinal vibration is not directly excited by the vibration converting unit. As a result, elliptical vibration can be generated with high efficiency, and high efficiency of the ultrasonic motor 111 can be obtained.
[0110]
(C) The piezoelectric elements 6 and 7 are sandwiched between the first vibration excitation unit (first block 113) and the second vibration excitation unit (second block 5) to constitute an elastic vibration excitation unit (stator 113). Accordingly, since a large longitudinal vibration is excited in the elastic vibration exciting portion, the efficiency of the ultrasonic motor 111 can be improved.
[0111]
(D) Longitudinal vibration is excited in the vibration excitation portion by the two piezoelectric elements 6 and 7 that vibrate in the synchronized longitudinal vibration mode. Therefore, since the amplitude of the longitudinal vibration to be excited can be further increased, the efficiency of the ultrasonic motor 111 can be further improved.
[0112]
(E) The notch 118 of the base plate 116 is formed so as to open in the inner peripheral surface (shaft hole 117), and the slit 119 is opened in the inner peripheral surface of the upper block 115. Therefore, when fastening between the large-diameter portion 126 of the connecting shaft 123 and the nut 129, the portion where the slit 119 is formed is fastened more strongly than the outer peripheral portion. As a result, vibration is efficiently transmitted at the portion where the slit 119 is formed, and the vibration conversion efficiency of the upper block (vibration conversion unit) 115 is improved.
[0113]
(F) The electrode 114 was disposed on the upper surface of the upper block 115 formed by stacking the base plates 116. Then, a plurality of base plates 116 are stacked and bonded, and electrodes 114 are stacked and bonded to manufacture the upper block 115 having the electrodes 114 on the top in one step. Therefore, a separate process for assembling the electrode 114 is not required, and the manufacturing cost is reduced.
[0114]
(G) Based on the measurement result of the vibration conversion efficiency of the upper block 115, the upper block 115 is changed to another upper block 115 having a different number of base plates 116 so that the vibration conversion efficiency satisfies the reference value. Therefore, the ultrasonic motor 111 that operates normally can be easily manufactured as compared with a method of further cutting the upper block (vibration conversion unit) so that the vibration conversion efficiency satisfies the reference value.
[0115]
(H) Since all the base plates 116 have the same shape, the types of parts can be reduced.
(I) Since the base plate 116 is formed of an aluminum alloy, the vibration conversion unit (upper block 115) can be reduced in weight, and the ultrasonic motor 111 can be reduced in weight.
[0116]
The embodiment is not limited to the above embodiment, and may be modified as follows.
In the first embodiment, as shown in FIG. 9A, the entire first block 4 is a vibration converting portion formed by stacking the base plates, and the entire first block 4 is slit. 15 may be provided. Also in this case, each effect of the first embodiment can be obtained. In addition, the entire first block 113 in the third embodiment may be a vibration converting unit formed by stacking base plates, and a slit 119 may be provided in the entire first block 113 (not shown).
[0117]
In the first and third embodiments, as shown in FIG. 9B, a part of the second block 5 in the central axis direction is a vibration converting portion 85, and the vibration converting portion 85 is provided with a slit 86. It is good also as a structure. Also in this case, the effects of the first and third embodiments can be obtained.
[0118]
○ In the first and third embodiments, as shown in FIG. 10A, the entire second block 5 is a vibration converter, and the second block 5 is provided with a slit 87. Also good. Also in this case, the effects of the first and third embodiments can be obtained.
[0119]
In the first and third embodiments, as shown in FIG. 10B, a part in the center direction of the rotor 3 may be a vibration conversion unit 88, and a slit 89 may be provided in the vibration conversion unit 88. . In this case, the entire rotor 3 may be formed by stacking base plates. Also in this case, the effects of the first and third embodiments can be obtained, and the shape of each slit 89 is not affected by the magnitude of the tightening torque of both the blocks 4, 113, 5; The efficiency of the ultrasonic motors 1 and 111 does not vary.
[0120]
Furthermore, it is good also as a vibration conversion part by providing a slit in the whole rotor 3 formed by laminating the base plates.
In the first embodiment, the direction in which each slit 15 of the vibration conversion unit (upper block 11) is inclined with respect to the central axis may be opposite. Also in this case, the excited longitudinal vibration can be converted into torsional vibration with high efficiency.
[0121]
In the first and third embodiments, the number of piezoelectric elements 6 and 7 may be one. Also in this case, each effect other than the effect described in (d) in the first and third embodiments can be obtained.
[0122]
○ In the second embodiment, instead of inserting the rotating shaft 58 through the stator 63 and extending from the substrate 53 side to the outside, the rotating shaft 58 is extended from the center of the bottom surface 52a of the trunk portion 52 without inserting the stator 63. May be. In this case, since it is not necessary to provide the bearing 55 on the substrate 53, the size can be reduced in the central axis direction accordingly.
[0123]
In the second embodiment, the number of convex fitting portions 74 and the number of fitting holes 75 provided in each base plate 71 are not limited to four each. You may change suitably according to a diameter, thickness, the number of the notch parts 73, the magnitude | size of the convex fitting part 74, the fitting hole 75, etc. FIG.
[0124]
In each embodiment, a piezoelectric element that ultrasonically vibrates in the torsional vibration mode is used instead of the piezoelectric element that vibrates ultrasonically in the longitudinal vibration mode, and the elastic vibration excitation unit excites the torsional vibration. A part of the torsional vibration excited by the elastic vibration excitation unit is converted into longitudinal vibration by the vibration conversion unit. Then, elliptical vibration for rotationally driving the rotating body may be generated from the torsional vibration excited by the elastic vibration excitation unit and the longitudinal vibration converted by the vibration conversion unit. Also in this case, it is possible to easily form a vibration converting portion having a slit without performing slit machining on a cylindrical metal material with an end mill, a metal saw, or the like.
[0125]
As shown to Fig.11 (a), it is good also as a structure which provided the vibration conversion parts 90 and 91 in both the stator 2 and the rotor 3, respectively.
○ The shape of the slit provided in the vibration converting portion is not limited to the shape formed with the same width in the central axis direction, and the width in the circumferential direction is gradually smaller in the central axis direction as shown in FIG. Or the slit 92 formed so that it may change so that it may become large may be sufficient. The slit 92 can be formed by stacking a plurality of types of base plates in which the shape of the cutout portion is gradually changed to form a vibration converting portion. Moreover, the slit formed in a curved surface shape may be sufficient.
[0126]
In each embodiment, the number of slits provided in the vibration conversion unit is not limited to 6, and may be 5 or less, or 7 or more.
In each embodiment, the base plates 14, 74, 77, 116 may be formed of a conductive metal other than an aluminum alloy, for example, iron, copper, or a conductive alloy thereof.
[0127]
The rotor 3 including the vibration conversion unit may be configured by stacking raw plates, and may include a power transmission unit that engages at least one of the raw plates in the circumferential direction.
[0128]
For example, as illustrated in FIGS. 12 and 13, the rotor 3 including the vibration conversion unit is configured by stacking four types of base plates 131 to 134. The base plates 131 to 134 are formed in an annular shape from a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy). The base plates 131 to 134 are each formed with a plurality of cutout portions 131a to 134a that extend in the radial direction and open to the outer peripheral surface. The inner surfaces of the base plates 131 to 133 are formed in a circular shape, and the inner diameters thereof are formed in different sizes as shown in FIG. As shown in FIG. 14, the base plate 134 has two opposing parallel portions 134b as power transmission portions formed on the inner peripheral surface thereof. And the base plates 131-134 are laminated | stacked and the rotor 3 is formed by adhere | attaching. At this time, the slit 135 is formed in each notch part 131a-134a of each laminated | stacked base plate 131-134.
[0129]
If it does in this way, as shown in FIG. 12, the rotor 3 and the output shaft 136 can be easily engaged in the rotation direction by the parallel part 134b, and can be easily connected. In addition, the rotor 3 has a vibration converting portion including the slit 135, but can be easily formed without cutting the slit with an end mill, a metal saw, or the like. 12 and 13, the stator 2 is the same as the stator 2 of the first embodiment, but other stators such as the stator 112 of the third embodiment may be used. Further, the power transmission portion may be configured in a shape other than the parallel portion 134b as long as it can be engaged in the circumferential direction.
[0130]
In the third embodiment, a plurality of types of upper blocks 115 having different numbers of base plates 116 are manufactured in step S3, and the upper blocks 115 are changed to other upper blocks 115 having different numbers of base plates 116 in step S8. However, one type of upper block 115 may be manufactured in step S3, and the base plate 116 of the upper block 115 may be removed in step S8, and the number of the blocks may be changed. In this case, the base plate 116 of the upper block 115 needs to be appropriately removable. For example, the base plate 116 is connected and fixed by using an adhesive that can be peeled off, or the base plate 116 is connected by fitting. Need to be fixed. Even in this case, the ultrasonic motor 111 that operates normally can be easily manufactured.
[0131]
In step S3 of the third embodiment, a plurality of base plates 116 are stacked and bonded, and an electrode 114 is stacked and bonded to manufacture an upper block 115 having the electrode 114 on the top. The upper block 115 may be manufactured by laminating and bonding only the base plates 116. In this case, it is necessary to assemble the electrode 114 in step S5. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of 3rd Embodiment except (f) can be acquired.
[0132]
In the third embodiment, since the upper block 115 is a vibration conversion unit, the upper block 115 is manufactured by laminating the base plate 116 in the manufacturing method, but the second block 5 or the rotor 3 is vibration-converted. In the manufacturing method, the vibration conversion unit may be appropriately changed so as to be manufactured by stacking the base plates. In this way, an ultrasonic motor that operates normally can be easily manufactured.
[0133]
Hereinafter, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped in each of the above-described embodiments will be described together with the effects thereof.
(1) A piezoelectric element is provided, and an elastic vibration excitation unit that excites longitudinal vibrations of ultrasonic waves by the piezoelectric element, and a slit that opens in a peripheral surface is formed in the outer peripheral part, and the elastic vibration excitation is performed by the action of the slit. Generated by synthesizing a vibration converting unit that converts the longitudinal vibration excited by a part into a torsional vibration, a longitudinal vibration excited by the elastic vibration exciting unit, and a torsional vibration converted by the vibration converting unit. In the ultrasonic motor having a rotating portion that is driven to rotate by elliptical vibration, the vibration converting portion is formed in a substantially disc shape and is formed on the outer peripheral portion so as to extend in the radial direction and on the peripheral surface. An ultrasonic motor formed by laminating a plurality of base plates each having an open cut-out portion in a central axis direction, wherein each slit is formed by a cut-out portion of each stacked base plate. According to such a configuration, it is possible to easily provide the slit in the vibration converting unit that converts the longitudinal vibration of the ultrasonic wave into the torsional vibration without cutting.
[0134]
(2) A piezoelectric element is provided, and an elastic vibration excitation part in which torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element, and a slit opened in a peripheral surface is formed in the outer peripheral part, and the elastic vibration excitation is performed by the action of the slit. Generated by a combination of a vibration converting unit that converts the torsional vibration excited by a part into a longitudinal vibration, a torsional vibration excited by the elastic vibration exciting unit, and a longitudinal vibration converted by the vibration converting unit. In the ultrasonic motor having a rotating portion that is driven to rotate by elliptical vibration, the vibration converting portion is formed in a substantially disc shape and is formed on the outer peripheral portion so as to extend in the radial direction and on the peripheral surface. An ultrasonic motor formed by laminating a plurality of base plates each having an open cut-out portion in a central axis direction, wherein each slit is formed by a cut-out portion of each stacked base plate. According to such a configuration, it is possible to easily provide a slit in the vibration conversion unit that converts torsional vibration into longitudinal vibration without cutting.
[0135]
(3) In the ultrasonic motor according to claim 2, the piezoelectric element includes two piezoelectric elements that vibrate in a synchronized longitudinal vibration mode. According to such a configuration, longitudinal vibration with a large amplitude can be excited in the elastic vibration excitation unit.
[0136]
(4) In the ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 11, the slits are provided in a state of being inclined in the same circumferential direction with respect to a central axis. According to such a configuration, the longitudinal vibration is converted into the torsional vibration with high efficiency or the torsional vibration is converted into the longitudinal vibration with high efficiency in the vibration converting unit, so that the efficiency of the motor can be improved.
[0137]
(5) In the stator for an ultrasonic motor according to any one of claims 12 to 14, the slit is provided in a state inclined in the same circumferential direction with respect to the central axis. According to such a configuration, longitudinal vibration is converted into torsional vibration with high efficiency, or torsional vibration is converted into longitudinal vibration with high efficiency.
[0138]
(6) In the rotor for an ultrasonic motor according to any one of claims 15 to 17, the slit is provided in a state of being inclined in the same circumferential direction with respect to a central axis. According to such a configuration, longitudinal vibration is converted into torsional vibration with high efficiency, or torsional vibration is converted into longitudinal vibration with high efficiency.
[0139]
(7) In the ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 11, the base plate is formed of an aluminum alloy. According to such a configuration, the weight of the ultrasonic motor can be reduced.
[0140]
(8) In the stator for an ultrasonic motor according to any one of claims 12 to 14, the base plate is formed of an aluminum alloy. According to such a configuration, the stator can be reduced in weight.
[0141]
(9) In the rotor for an ultrasonic motor according to any one of claims 15 to 17, the base plate is formed of an aluminum alloy. According to such a configuration, the stator can be reduced in weight.
[0142]
(10) In the stator for an ultrasonic motor according to any one of claims 12 to 14, the base plate is formed with a press-fitting portion for connecting and fixing the base plates, and the vibration. The conversion part was formed by connecting and fixing the base plates to each other by the press fitting part. According to such a configuration, the vibration conversion unit can be assembled without using an adhesive.
[0143]
(11) In the rotor for an ultrasonic motor according to any one of claims 15 to 17, the base plate is formed with a press-fitting portion for connecting and fixing the base plates to each other, and the vibration The conversion part was formed by connecting and fixing the base plates to each other by the press fitting part. According to such a configuration, the vibration conversion unit can be assembled without using an adhesive.
[0144]
In this specification, the means and members relating to the configuration of the invention are defined as follows.
(1) The slit has a function of converting the longitudinal vibration of the ultrasonic wave excited by the vibration converting section into a torsional vibration, or converting the torsional vibration into a longitudinal vibration with high efficiency. Includes those that are inclined with respect to the central axis of the vibration converting portion, those that are not inclined, and those that are formed in a curved surface shape. Further, it is intended to include those in which the width in the circumferential direction is substantially constant in the central axis direction and those in which the width varies in the central axis direction.
[0145]
(2) The element plate is formed of a metal to form an annular flat plate and laminated to form a vibration conversion unit. The formed vibration conversion unit has a superconductivity excited by the vibration conversion unit. As long as a through-hole (notch) that forms a plurality of slits having an action of converting longitudinal vibration of sound waves into torsional vibrations or converting torsional vibrations into longitudinal vibrations, its thickness, The number of penetrating parts (notches) and the material are not limited.
[0146]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first, third, and eighteenth aspects of the present invention, it is possible to easily form the vibration converting portion including the slit without cutting the slit.
[0147]
According to the second aspect of the present invention, the vibration is efficiently transmitted at the portion where the slit is formed, and the vibration conversion efficiency of the vibration conversion portion is improved.
According to the fourth and fifth aspects of the invention, elliptical vibration having a large amplitude is excited, and the efficiency of the ultrasonic motor is improved.
[0148]
According to the sixth aspect of the present invention, a separate process for assembling the electrodes is not required, and the manufacturing cost is reduced.
According to the seventh aspect of the present invention, the longitudinal vibration transmitted from the elastic vibration exciting unit at the rotating unit is converted into torsional vibration or the torsional vibration is converted into longitudinal vibration.
[0149]
According to invention of Claim 8, an output shaft can be connected easily, for example.
According to the ninth aspect of the present invention, the vibration converting portion can be assembled without using an adhesive.
[0150]
According to the tenth aspect of the present invention, the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit can be changed as appropriate.
According to the eleventh aspect of the present invention, the driving force can be obtained from the rotating shaft while the case is fixed.
[0151]
According to the invention described in claims 12 and 14, it is possible to easily form the vibration converting portion having the slit in the stator without cutting the slit.
According to the thirteenth aspect of the present invention, the vibration is efficiently transmitted at the portion where the slit is formed, and the vibration conversion efficiency of the vibration converting portion is improved.
[0152]
According to the fifteenth and seventeenth aspects of the present invention, it is possible to easily form a vibration converting portion having a slit in the rotor without cutting the slit.
According to invention of Claim 16, a vibration is efficiently transmitted in the part in which a slit is formed, and the vibration conversion efficiency of a vibration conversion part improves.
[0153]
According to the nineteenth aspect of the present invention, a separate process for assembling the electrodes is not required, and the manufacturing cost is reduced.
According to the twentieth aspect of the present invention, it is possible to easily manufacture an ultrasonic motor with good vibration conversion efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an ultrasonic motor according to a first embodiment.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the same.
FIG. 3 is a sectional view of the same.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an ultrasonic motor according to a second embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing a stator partially disassembled.
FIG. 6 is an exploded perspective view showing an ultrasonic motor according to a third embodiment.
FIG. 7 is a sectional view showing an ultrasonic motor according to a third embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the ultrasonic motor according to the third embodiment.
9A and 9B are front views showing another example of the ultrasonic motor.
FIGS. 10A and 10B are front views showing another example of the ultrasonic motor. FIGS.
FIG. 11A is a front view showing another example of the ultrasonic motor, and FIG. 11B is a perspective view showing another example of the vibration conversion unit.
FIG. 12 is a perspective view showing another example of the ultrasonic motor.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of the ultrasonic motor.
FIG. 14 is a perspective view showing another base plate.
FIG. 15 is a perspective view showing a conventional ultrasonic motor.
[Explanation of symbols]
2, 63, 112 ... Stator as elastic vibration excitation unit, 3, 80 ... Rotor as rotation unit, 4, 113 ... First block as first vibration excitation unit, 5 ... Second as second vibration excitation unit Block: 6... First piezoelectric element constituting the piezoelectric element, 7... Second piezoelectric element, 11, 65, 115... Upper block as a vibration converting unit, 11 a, 65 a. , 131 to 134 ... base plate, 15, 72, 86, 87, 89, 92, 119, 135 ... slits, 17, 73, 118, 131a to 134a ... notches as penetrating parts, 51 ... cases, 58 ... Rotating shaft, 74 ... convex fitting part constituting the press-fitting fitting part, 75 ... same fitting hole.

Claims (20)

圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータにおいて、
前記振動変換部は、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された超音波モータ。An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
A slit is formed, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit by the action of the slit is converted into torsional vibration, or the torsional vibration is converted into longitudinal vibration;
An ultrasonic motor comprising a rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit. In
The vibration converter is
A plurality of element plates formed in a substantially disc shape and having through portions formed so as to extend substantially in the radial direction are stacked in the central axis direction, and the slits are formed in the stacked elements. Ultrasonic motor formed at the penetration part of the plate. 前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である請求項１に記載の超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the penetrating portion is a cutout portion formed so as to open on an inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. 圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータにおいて、
前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ。An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
A slit is formed in the outer circumferential portion, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or vibration conversion that converts the torsional vibration into longitudinal vibration. And
An ultrasonic motor comprising a rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit. In
The vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates each having a cutout portion formed in the outer peripheral surface and extending in the radial direction are formed in the central axis direction. Each of the slits is an ultrasonic motor formed by a cut-out portion of each laminated base plate. 前記弾性振動励起部は、前記圧電素子を挟持するように設けられた第１振動励起部及び第２振動励起部を備えた
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータ。4. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the elastic vibration excitation unit includes a first vibration excitation unit and a second vibration excitation unit that are provided so as to sandwich the piezoelectric element. 5. 前記振動変換部は、前記弾性振動励起部に設けられた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the vibration conversion unit is provided in the elastic vibration excitation unit. 前記圧電素子に接続される電極は、ほぼ円板状に形成され、前記振動変換部に中心軸方向に積層されて配設される請求項５に記載の超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 5, wherein the electrode connected to the piezoelectric element is formed in a substantially disc shape and is disposed on the vibration conversion unit so as to be laminated in a central axis direction. 前記振動変換部は、前記回転部に設けられた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the vibration converting unit is provided in the rotating unit. 前記回転部を形成する複数の前記素板の内の少なくとも１つは、周方向に係合する動力伝達部を有する請求項７に記載の超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 7, wherein at least one of the plurality of base plates forming the rotating portion includes a power transmission portion that engages in a circumferential direction. 前記素板には、該素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波モータ。The press fitting part for connecting and fixing the base plates is formed on the base plate, and the vibration converting part is formed by connecting and fixing the base plates to each other by the press fitting part. The ultrasonic motor according to any one of 1 to 8. 前記振動変換部は、該振動変換部を形成する前記素板が脱着可能である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波モータ。The ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 9, wherein the vibration conversion unit is detachable from the base plate forming the vibration conversion unit. 前記弾性振動励起部は、該弾性振動励起部、前記回転部及び振動変換部を覆うように形成されたケースに固定支持され、前記回転部は、前記ケースに回転可能かつ中心軸方向に移動不能に支持されるとともに該ケースから外部に延出された回転軸に固定連結された請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の超音波モータ。The elastic vibration excitation unit is fixedly supported by a case formed so as to cover the elastic vibration excitation unit, the rotation unit, and the vibration conversion unit, and the rotation unit is rotatable on the case and not movable in the central axis direction. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the ultrasonic motor is fixedly connected to a rotary shaft that is supported by the case and extends to the outside from the case. 圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と
を備えた超音波モータ用ステータにおいて、
前記振動変換部は、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された超音波モータ用ステータ。An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
For an ultrasonic motor comprising a slit, and converting the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit by the action of the slit into torsional vibration or converting the torsional vibration into longitudinal vibration In the stator,
The vibration converter is
A plurality of element plates formed in a substantially disc shape and having through portions formed so as to extend substantially in the radial direction are stacked in the central axis direction, and the slits are formed in the stacked elements. A stator for an ultrasonic motor formed by a penetrating portion of a plate. 前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である請求項１２に記載の超音波モータ用ステータ。The stator for an ultrasonic motor according to claim 12, wherein the penetrating portion is a cutout portion formed so as to open on an inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. 圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と
を備えた超音波モータ用ステータにおいて、
前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ用ステータ。An elastic vibration excitation unit in which longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by a piezoelectric element;
A slit is formed in the outer circumferential portion, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or vibration conversion that converts the torsional vibration into longitudinal vibration. In the stator for an ultrasonic motor provided with a portion,
The vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates in the central axis direction are formed in the outer peripheral portion so as to extend in the radial direction and in which a cutout portion opened in the peripheral surface is formed. A stator for an ultrasonic motor, which is formed by laminating, and each slit is formed by a notch portion of each laminated base plate. スリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータ用ロータにおいて、
前記振動変換部は、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された超音波モータ用ロータ。A slit is formed, and the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting part by the action of the slit is converted into torsional vibration, or the vibration converting part for converting torsional vibration into longitudinal vibration,
An ultrasonic motor comprising a rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit. Rotor for
The vibration converter is
A plurality of element plates formed in a substantially disc shape and having through portions formed so as to extend substantially in the radial direction are stacked in the central axis direction, and the slits are formed in the stacked elements. A rotor for an ultrasonic motor formed by a penetrating portion of a plate. 前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である請求項１５に記載の超音波モータ用ロータ。The rotor for an ultrasonic motor according to claim 15, wherein the penetrating portion is a cutout portion formed so as to open to an inner peripheral surface of the base plate formed in a substantially annular shape. 外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータ用ロータにおいて、
前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ用ロータ。A slit is formed in the outer peripheral portion, and a slit is formed in the peripheral surface. The ultrasonic vibration excited by the elastic vibration excitation portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or vibration conversion that converts torsional vibration into longitudinal vibration. And
An ultrasonic motor comprising a rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit. Rotor for
The vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates in the central axis direction are formed in the outer peripheral portion so as to extend in the radial direction and in which a cutout portion opened in the peripheral surface is formed. A rotor for an ultrasonic motor, which is formed by laminating, and each slit is formed by a cutout portion of each laminated base plate. 圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータの製造方法において、
前記振動変換部を、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成し、前記スリットを、積層された各素板の貫通部にて形成する超音波モータの製造方法。An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
A slit is formed, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit by the action of the slit is converted into torsional vibration, or the torsional vibration is converted into longitudinal vibration;
An ultrasonic motor comprising a rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit. In the manufacturing method of
The vibration converting unit;
A plurality of element plates formed in a substantially disc shape and having through portions formed so as to extend substantially in the radial direction are stacked in the central axis direction, and the slit is formed in each of the stacked elements. A method for manufacturing an ultrasonic motor formed at a through-hole of a plate. 前記素板を複数個積層して、前記振動変換部を形成する際、ほぼ円板状に形成され、前記圧電素子に接続される電極を前記素板と共に積層して配設する請求項１８に記載の超音波モータの製造方法。19. When forming the vibration converting portion by laminating a plurality of the base plates, the electrodes are formed in a substantially disc shape and are connected to the piezoelectric elements and stacked together with the base plate. The manufacturing method of the described ultrasonic motor. 前記弾性振動励起部、前記振動変換部及び前記回転部を仮に組付け、該振動変換部の振動変換効率を測定し、その測定結果に基づいて、該振動変換部の該素板の枚数を変更又は同素板の枚数の異なる前記振動変換部に変更して、該振動変換部の振動変換効率が所定の値となるようにする請求項１８又は１９に記載の超音波モータの製造方法。Temporarily assembling the elastic vibration excitation unit, the vibration conversion unit, and the rotation unit, measure the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit, and change the number of the base plates of the vibration conversion unit based on the measurement result Alternatively, the method of manufacturing an ultrasonic motor according to claim 18 or 19, wherein the vibration conversion unit is changed to the vibration conversion unit having a different number of the same plate so that the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit becomes a predetermined value.

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