JPH02261073A - 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］ 本発明は超音波モータ、そのなかで特にきつつき型に代
表される振動結合型の超音波モータに関するものである
。

［発明の概要］ 本発明は、ステータとロータとの間に介在された圧電振
動子を振動させ、該振動によりロータに円周方向の分力
を発生させて、ロータを回転させるようになっている超
音波モータにおいて、前記圧電振動子を、圧電素子と、
スチールワイヤーやスチールベルト等の駆動力伝達部材
で構成し、該駆動力伝達部材の一端部を前記圧電素子に
係止し、中央部を前記ロータの周面に沿って３６０°未
満の範囲で巻回すると共に、他端部を駆動力（振動）伝
達部材係止部に係止することにより、圧電素子の振動を
スチールベルト等の駆動力伝達部材を介してロータに伝
達し、該ロータに円周方向の分力を発生させて、ロータ
を回転させる構成としたものである。

［従来の技術］ 圧電振動子の伸縮歪を利用してロータを回転させる超音
波モータとして特開昭５５−４６８８３号公報が知られ
・ている。

これを第５図に基づいて説明すると、＋０１は角板形ス
テータ、１０２は円筒形ロータ、１０３はロータ軸であ
り軸受１０４に支えられ、ステータ１０１はサポート１
０５に固定され、荷重手段１０６は例えばバネ材料から
なり、ステータＩＯ１の非固定端をロータ１０２の表面
に押付けている。上記ステータ１０１は圧電素子１０８
からなる振動子＋０７で構成されており、電極１０９゜
１０９′、リード線１１０，１１０’を通して電源（図
示せず）に接続されている。

そして、上記モータに電源から電圧Ｅ１周波数ｆの交流
電圧を印加すると、圧電素子１０８は圧電逆効果のため
歪を生じ、振動子＋０７及びステータ１０１は長さ方向
の伸縮運動を行なう。その際にステータ＋０１の一端は
サポート１０５に固定されているため、他端のみがロー
タ１０２の外周に沿って往復運動を行ない、荷重手段１
０６の押付は作用によりロータ１０２を矢印方向に突き
進めて、ロータ１０２を回転させるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで」二記従来の超音波モータにあっては圧電素子
で作られた振動子＋０７の非固定端をロータ１０２の周
面に直接、接触させて、該振動子１０７の先端でロータ
１０２の周面をつつく（きつつき型と呼ばれる所以であ
る）ことにより、ロータ１０２を回転させる構成になっ
ていたために次に述べるような問題点があった。

（１）振動子１０７の伸縮に応じて、その先端がロータ
１０２の周面に接離し、かつロータ１０２に回転力を発
生させるようにしなければならず、両者間の位置決め調
整が難しい。

（２）振動子１０７の先端が直接、ロータ１０２に当た
るため、振動子１０７の先端が摩耗してトルク特性の低
下等を惹起する。

本発明は従来のように圧電素子（振動子）の先端を直接
、ロータの周面に接触させるのではなく、圧電素子をス
チールベルトやスチールワイヤ等の駆動力伝達部材を介
してロータの周面に接触させる構成とすることにより、
上記従来の問題点を解決できるようにしたものである。

［課題を解決するための手段］ ステータと、ロータと、これらステータとロータの間に
介在された圧電振動子を備えていて、該圧電振動子の振
動でロータに円周方向の分力を発生させて、ロータを回
転させるようになっている超音波モータにおいて、 前記圧電振動子を、伸縮歪運動を行なう圧電素子と、該
圧電素子の伸縮歪運動をロータに伝達してロータを回転
させるために、その一端部を前記圧電素子側に係止され
、中央部が前記ロータの周面に沿って３６０′未満（１
８０′前後が好適）の範囲で巻回され、他端部がステー
タ等に設けられた駆動力伝達部材係止部に係止されてい
るスチールワイヤーやスチールベルト等の駆動力伝達部
材で構成した。

［作用］ 前記圧電素子か所謂伸びた状態になるとスチールベルト
等の駆動力伝達部材のロータ周面への巻付けが緩んだ状
態になってロータを回転させる力は殆んど発生せず、圧
電素子が縮んだ、状態になるとスチールヘルド等の駆動
力伝達部材かロータの周面に強く巻付き、その際に作用
するロータの円周方向の分力でロータ回転駆動力を得て
、ロータを回転させる。

［実施例］ 次に本発明の実施例を第１〜４図を参照して説明する。

第１図は本発明の超音波モータの第１実施例を示す。

図において１は超音波モータ（要部）であり、該モータ
１は、ステータ２と、ロータ３と、これらステータ２と
ロータ３の間に介在された圧電振動子４とを備えていて
、該圧電振動子４の振動でロータ３に円周方向の分ノｊ
を発生させて、ロータ３を回転させるようになっている
。

前記圧電振動子４は、電圧を印加することにより伸縮歪
運動を行なう圧電素子５と、該圧電素子５の伸縮歪運動
をロータ３に伝達して、ロータ３に円周方向の分力を発
生させて、該ロータ３を回転させる駆動力伝達部材６と
からなっている。

前記駆動力伝達部材６はスチールワイヤーで形成されて
いて、その一端部は前記圧電素子５によって振動される
振動増幅アーム７に係止され、中央部は前記ロータ３の
周面に略１８０°巻付けられていて、他端部がステータ
２に設けた駆動力伝達部材係止部８に係止されている。

なお、振動増幅アーム７は文字通り、圧電素子５の振動
を増幅させるためのものであり、弾性を有する金属板で
矩形状に作られていて、その長さ方向の一端部がビスタ
でステータ２に枢支されている。また前記ステータ２は
前記振動増幅アーム７をその」二面に取付けた垂直部１
０と、該垂直部ＩＯの下端側に略直角に連設された水平
部ＩＩとで」状に形成されていて、前記水平部１１の上
面と振動増幅アーム７の下面との間に前記圧電索子５が
取付けられている。そして、この圧電素子５も増幅（伸
縮量）を大きくするために所謂積層型に形成されている
。

第１実施例の超音波モータは上記のような構成であるか
ら、圧電素子５に交流電圧を加えると、該圧電素子５が
連続的に伸縮運動を繰返す。

そして、圧電素子５が伸びると、振動増幅アーム７は駆
動力伝達部材６のロータ３の周面への巻付けを緩める方
向に移動し、圧電素子５が縮むと振動増幅アーム７は駆
動力伝達部材６をロータ３の周面に巻付ける方向に移動
する。

従って、振動増幅アーム７が振動し、駆動力伝達部材６
がロータ３周面への巻付けが緩むときには、両者間の摩
擦が減少するのでロータ３は殆ど回転せず、逆に、駆動
力伝達部材６がロータ３の周面に巻付くときには両者間
の摩擦が増大し、その際に発生するロータ３の円周方向
の分力でローり３は回転されることになるのである。

第２図は本発明の超音波モータの第２実施例を示す。

この第２実施例と前記第１実施例の相違点は駆動力伝達
部材係止部８の構造にある。

即ち前記第１実施例にあっては、駆動力伝達部材係止部
８は、ただ単に駆動力伝達部材６の他端部を固定的に係
止するものにすぎなかったが、第２実施例では駆動力伝
達部材係止部８に圧電素子１２と振動増幅アーム１３を
使用し、駆動力伝達部材６の一端部と他端部にそれぞれ
振動を加えることができるようになっている。

従って、前記駆動力伝達部材６の一端部の圧電素子５と
他端部の圧電素子１３のうちのいずれか一方にのみ電圧
を印加して、ロータ３を正転させ、これとは逆に他方に
のみ電圧を印加するとロータ３を逆転させることができ
るようになっている。

また駆動力伝達部材６の両端部の圧電素子５゜Ｉ２の双
方にそれぞれ位相を変えた電圧を印加して、ロータ３の
回転効率を向上させることができるようになっている。

他の構成部分は第１実施例の場合と同様であるので同一
構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する
。

第３〜４図は本発明の超音波モータの第３実施例を示す
。

この第３実施例においては駆動力伝達部材６にスチール
ベルトを使用すると共に、ロータとの接触面に低摩耗（
擦）材層１４を取付けて、駆動力伝達部材６の摩耗を防
止するようになっている。

他の構成部分は第１、第２実施例の場合と同じであるの
で、同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を
省略する。

なお第１、第２実施例の場合においても、駆動力伝達部
材６としてのスチールワイヤーの周面に低摩耗材層を設
けてもよいことは勿論である。

また実施例では駆動力伝達部材６の端部を振動増幅アー
ム７を介して圧電素子５等に接続する構成にしたが、直
接、圧電素子に接続してもよい。

また圧電素子の積層型のものに限定されない。

［発明の効果コ 本発明の超音波モータには次に述べるような効果がある
。

（１）ロータの周面にスチールワイヤーやスチールベル
ト等の駆動力伝達部材を巻付ける構成にしたので、従来
の振動子の先端をロータの周面に直接、接触させるもの
に較べて両者間の位置決め調整等が容易になる。

（２）従来の振動子の先端をロータの周面に接触させる
もののように振動子の先端がすぐに摩耗してしまうとい
うようなことがなくなり、モータの耐久性を高め、モー
タ効率の向上及び維持を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の斜視図、第２図は第２実
施例の斜視図、第３図は第３実施例の斜視図、第４図は
第３図の要部の断面図、第５図は従来例の斜視図である
。 ｌ・・・超音波モータ、２・・・ステータ、３・・・ロ
ータ、４・・・圧電振動子、５・・圧電素子、６・・・
駆動力伝達部材（スチールワイヤー、 ・・・駆動力伝達部材体１１一部。 スチールベルト） −への寸１４’）■ト田 第３実施例の斜視図 第３図 符開平 ２６１υ’／３　Ｇ）） 従来例の斜視図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ステータと、ロータと、これらステータとロー
   タの間に介在されていて、前記ロータに円周方向の分力
   を発生させて、これを回転させる圧電振動子を備えてい
   て、 前記圧電振動子を、圧電素子と、該圧電素子側に一端部
   が係止され、中央部を前記ロータの周面に沿って巻回さ
   れた状態で他端部が駆動力伝達部材係止部に係止されて
   いる駆動力伝達部材とで構成したことを特徴とする超音
   波モータ。
2. （２）　第１項の超音波モータにおいて、駆動力伝達部
   材係止部を圧電素子で形成し、駆動力伝達部材の一端部
   と他端部にそれぞれ振動を加えることができるようにし
   た超音波モータ。