JPH02142368A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電体を用いて駆動力を発生する超音波モータ
に関する。

従来の技術 近年圧電セラミック等の圧電体を用いた振動体に弾性振
動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが１主目
されている。

以下、図面を参照しながら超音波モータの従来技術につ
いて説明を行う。

第４図は超音波モータの斜視図であり、円板形の弾性体
１の主面の一方に、圧電体として円板形の圧電体２を貼
合せて振動体３を構成している。

また、弾性体１の他の主面には、機械出力取り出し用の
突起体４が構成されている。５は耐磨耗性材料の摩擦材
、６は弾性体であり、互いに貼合せられて移動体７を構
成している。移動体７は、摩擦材５を介して、振動体３
に設置された突起体４と加圧接触している。圧電体２に
電界を印加すると振動体３の周方向に曲げ振動の進行波
が励起され、移動体７を摩擦力により駆動する。移動体
７は回転軸８を中心にして回転運動を始める。

以上のように構成された超音波モータの圧電体２には、
互いに、位置的に４分の１波長（＝９０度）の位相差を
もった電極が構成されており、この電極に Ｖ　１−Ｖ　Ｏｘｓｉｎ（ωｔ）　　　　　　　　−−
−（１）Ｖ　２−Ｖ　Ｏｘｃｏｓ（ωｔ）　　　　　　
　　　−−−（２）ただし、ｖｏ：電圧の瞬時値 ω：角周波数 ｔ：時間 で表される電圧Ｖ工およびｖ２をそれぞれ印加すれば、
振動体３には ξ−ξｏｘ（ｃｏｓ（ωｔ）ｘｃｏｓ（ｋｘ）＋５ｉｎ
（ｃｃ＋ｔ）ｘｓｉｎ（ｋｘ））−ｖｏ　ｘｃｏｓ（ｃ
ｔ＞ｔ−ｋｘ）　　　　　　　−−−（３）ただし　ξ
：曲げ振動の振幅値 ξ０：曲げ振動の瞬時値 ｋ　：波数（２π／λ） λ：波長 Ｘ　：位置 で表せる、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励起
される。

第５図は振動体３の表面のＡ点が進行波の励起によって
、長軸２Ｗ、短軸２ｕの楕円運動をし、撮動体３上に加
圧して設置された移動体７が、楕円の頂点近傍で接触す
ることにより、摩擦力により波の進行方向とは逆方向に
Ｖ−ωｘｌの速度で運動する様子を示している。

発明が解決しようとする課題 超音波モータは、撮動体の振動による運動エネルギーを
、振動を伝達された移動体から、駆動力として取り出し
ている。従って、振動体を支持固定することによって、
撮動体の振動を妨げず、かつ振動体と移動体との接触面
の平行度を保つということが課題となっている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、支持固定に
よる、振動の機械的損失を抑制し、しかも、振動体と移
動体との接触面の平行度を保つことによって、駆動効率
の良い超音波モータを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 振動体として円板形の振動体を用い、振動モードとして
径方向２次、周方向３次以上の曲げ振動を用い、かつ振
動体を、上記振動モードの節部を３分割した点を介して
支持固定する。

作　　用 上記の構成によれば、振動体を上記振動モードの節部を
３分割した点を介して支持固定することにより、撮動体
を３点で決まる平面で支持でき、その上、撮動の機械的
損失を抑制できるため、超音波モータを効率良（駆動す
ることができる。

実施例 以下、図面に従って本発明の実施例について詳細な説明
を行う。

（実施例１） 第１図は本発明の実施例１における超音波モータの構成
を示す切り欠き斜視図である。また、第３図は径方向２
次、周方向３次の曲げ振動を励振した時の振動体３の振
動変位状態と変位分布図である。

第３図に示すように、撮動体３に励振する振動モードに
は、振動の節部が存在するので、振動体３には節円が存
在する。従って、第１図に示すように、振動体３の上記
節円近傍に、該節円を３分割するように３点の穴をあけ
、支持基台９の振動体側の上面の、上記３点の穴に対応
する位置に３つの突起を設け、これら３つの突起によっ
て振動体３を支持固定する。この機構によって、振動体
は、３点によって決まる平面で支持ができ、支持固定に
よる振動の機械的損失が少な（、しかも確実な固定がで
きる。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２における超音波モータの構成
を示す切り欠き斜視図である。

第２図に示すように、振動体３に、振動の節円を３分割
するように３点のネジ穴をあけ、支持基台９には、上記
撮動体３のネジ穴に対応する位置に中空の突起が設置さ
れており、ビス１０によって振動体３を支持固定する。

この機構によって、振動体は、３点によって決まる平面
で支持ができ、支持固定による振動の機械的損失が少な
（、しかも確実な固定ができる。

発明の効果 本発明によれば、支持固定による振動の機械的損失が少
ない、駆動効率の良い超音波モータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１における超音波モータの切り
欠き斜視図、第２図は本発明の実施例２における超音波
モータの切り欠き斜視図、第３図は振動モードとして径
方向２次、周方向３次の曲げ振動を用いた時の円板形の
振動体の撮動状態と径方向の変位分布図、第４図は超音
波モータの切り欠き斜視図、第５図は超音波モータの動
作原理の説明図である。 １・・・・・・弾性体、２・・・・・・圧電体、３・・
・・・・振動体４・・・・・・突起体、５・・・・・・
摩擦材、６・・・・・・弾性体７・・・・・・移動体、
８・・・・・・回転軸、９・・・・・・支持基台、１０
・・・・・・ビス。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１２第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電体を交流電圧で駆動して、該圧電体と弾性体とか
   ら構成される振動体に弾性進行波を励振することにより
   、該振動体上に接触して設置された移動体を移動させる
   超音波モータにおいて、該振動体として円板形の振動体
   を用い、振動モードとして径方向２次、周方向３次以上
   の曲げ振動を用い、かつ該振動体を、上記振動モードの
   節部を３分割した点を介して支持固定することを特徴と
   する超音波モータ。