JPH02303372A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH02303372A JPH02303372A JP1126047A JP12604789A JPH02303372A JP H02303372 A JPH02303372 A JP H02303372A JP 1126047 A JP1126047 A JP 1126047A JP 12604789 A JP12604789 A JP 12604789A JP H02303372 A JPH02303372 A JP H02303372A
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Links
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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、固定子に発生した弾性進行波により可動子を
駆動するように構成した超音波モータに係り、詳しくは
、固定子に対し可動子を加圧する構造に関するものであ
る。
駆動するように構成した超音波モータに係り、詳しくは
、固定子に対し可動子を加圧する構造に関するものであ
る。
[従来の技術]
従来のこの種の超音波モータとして、特開昭63−73
887号公報に掲載された技術を挙げることができる。
887号公報に掲載された技術を挙げることができる。
第3図は従来の超音波モータを示す縦断面図、第4図は
第3図の超音波モータにおいて固定子と可動子との接触
部分を拡大して示す部分断面図、第5図は第4図の超音
波モータで使用されている皿ばねの加圧力の分布を示す
説明図である。
第3図の超音波モータにおいて固定子と可動子との接触
部分を拡大して示す部分断面図、第5図は第4図の超音
波モータで使用されている皿ばねの加圧力の分布を示す
説明図である。
第3図において、41は超音波モータの外郭となるケー
ス、42はケース41を閉じるカバー、43は固定子、
44は前記固定子43に配設された圧電素子、45はラ
イナー46を介して固定子43に接合配置された可動子
、47は前記可動子45と一体に回転する回転軸である
。前記回転軸47の大径鍔部48の下側には、可動子4
5の薄肉部49を押圧する皿ばね50が配設されている
。
ス、42はケース41を閉じるカバー、43は固定子、
44は前記固定子43に配設された圧電素子、45はラ
イナー46を介して固定子43に接合配置された可動子
、47は前記可動子45と一体に回転する回転軸である
。前記回転軸47の大径鍔部48の下側には、可動子4
5の薄肉部49を押圧する皿ばね50が配設されている
。
また、回転軸47の下部にはスナップリング51により
シム52が保持されていて、このシム52の厚みを選択
することにより、皿ばね50の押圧力を適宜に調整でき
るように構成されている。
シム52が保持されていて、このシム52の厚みを選択
することにより、皿ばね50の押圧力を適宜に調整でき
るように構成されている。
上記のように構成された従来の超音波モータにおいて、
圧電素子44に高周波電圧が印加されると、圧電素子4
4の変形に伴い固定子43に弾性進行波が発生し、この
弾性進行波により固定子43の表面上の質点に楕円運動
が生起する。そして、この楕円運動に伴い固定子43と
可動子45との接触面に摩擦力が発生し、その摩擦力で
可動子45に回転モーメントが作用して、可動子45と
一体に回転軸47が回転される。
圧電素子44に高周波電圧が印加されると、圧電素子4
4の変形に伴い固定子43に弾性進行波が発生し、この
弾性進行波により固定子43の表面上の質点に楕円運動
が生起する。そして、この楕円運動に伴い固定子43と
可動子45との接触面に摩擦力が発生し、その摩擦力で
可動子45に回転モーメントが作用して、可動子45と
一体に回転軸47が回転される。
[発明が解決しようとする課題]
ところで、この種の超音波モータのトルク出力は、一般
に、固定子43と可動子45との摩擦係数及び皿ばね5
0の加圧力に依存する。しかしながら、従来の超音波モ
ータにおいては、皿ばね50の加圧力が固定子43及び
可動子45の接触部の内側に作用するため、第4図に拡
大して示すように、その加圧力で可動子45の薄肉部4
9及び固定子43の薄肉部54がそれぞれ彎曲して、固
定子43と可動子45とが片当りの状態で圧接される。
に、固定子43と可動子45との摩擦係数及び皿ばね5
0の加圧力に依存する。しかしながら、従来の超音波モ
ータにおいては、皿ばね50の加圧力が固定子43及び
可動子45の接触部の内側に作用するため、第4図に拡
大して示すように、その加圧力で可動子45の薄肉部4
9及び固定子43の薄肉部54がそれぞれ彎曲して、固
定子43と可動子45とが片当りの状態で圧接される。
また、皿ばね50はそれ自身のばね特性からして、第5
図に矢印で示すように、周方向の加圧力が不均一となっ
ているので、固定子43に対し可動子45を各部均一な
力で加圧することが困難である。したがって、固定子4
3と可動子45との摩擦係数及び圧接力がそれぞれ不安
定になり、回転むらまたはトルクむらが生じやすく、そ
の結果、超音波モータの高出力化が妨げらちることにな
る。
図に矢印で示すように、周方向の加圧力が不均一となっ
ているので、固定子43に対し可動子45を各部均一な
力で加圧することが困難である。したがって、固定子4
3と可動子45との摩擦係数及び圧接力がそれぞれ不安
定になり、回転むらまたはトルクむらが生じやすく、そ
の結果、超音波モータの高出力化が妨げらちることにな
る。
そこで、本発明の課題は、固定子と可動子とを常に安定
した接触面で圧接させて、回転むら及びトルクむらを防
止でき、もって、高い出力を得ることができる超音波モ
ータの提供にある。
した接触面で圧接させて、回転むら及びトルクむらを防
止でき、もって、高い出力を得ることができる超音波モ
ータの提供にある。
[課題を解決するための手段]
本発明にかかる超音波モータは、圧電素子により弾性進
行波を発生する固定子と、その固定子に弾接するように
配置され、弾性進行波により駆動される可動子と、その
可動子を固定子に向けて加圧するばね手段と、そのばね
手段と可動子との間に介装され、ばね手段の加圧力を固
定子及び可動子の接触面とほぼ同じ位置でその接触面に
伝える加圧補助部材とから構成されている。
行波を発生する固定子と、その固定子に弾接するように
配置され、弾性進行波により駆動される可動子と、その
可動子を固定子に向けて加圧するばね手段と、そのばね
手段と可動子との間に介装され、ばね手段の加圧力を固
定子及び可動子の接触面とほぼ同じ位置でその接触面に
伝える加圧補助部材とから構成されている。
[作用]
本発明の超音波モータによれば、加圧補助部材がばね手
段と可動子との間に介在して、ばね手段の加圧力を固定
子及び可動子の接触面とほぼ同じ位置でその接触面に伝
えるため、固定子及び可動子の彎曲が防止されるととも
に、ばね手段の加圧力が固定子及び可動子の接触面の各
部に均一に作用する。したがって、固定子と可動子とが
常に安定した接触面を介して圧接され、回転むら及びト
ルクむらが抑制され、その結果、高い出力を得ることが
できる。
段と可動子との間に介在して、ばね手段の加圧力を固定
子及び可動子の接触面とほぼ同じ位置でその接触面に伝
えるため、固定子及び可動子の彎曲が防止されるととも
に、ばね手段の加圧力が固定子及び可動子の接触面の各
部に均一に作用する。したがって、固定子と可動子とが
常に安定した接触面を介して圧接され、回転むら及びト
ルクむらが抑制され、その結果、高い出力を得ることが
できる。
[実施例]
以下、本発明を具体化した実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
第1図は本発明の一実施例による超音波モータの縦断面
図、第2図は可動子と回転軸との連結措造が第1図とは
異なる本発明の別の実施例による超音波モータを示す縦
断面図である。
図、第2図は可動子と回転軸との連結措造が第1図とは
異なる本発明の別の実施例による超音波モータを示す縦
断面図である。
第1図に示すように、この実施例の超音波モータのハウ
ジング1は、略円板状のベース2と、前記ベース2の外
周部に立設固定された側壁筒3と、前記側壁筒3の上端
部内周に螺着された蓋部材4とから構成されている。
ジング1は、略円板状のベース2と、前記ベース2の外
周部に立設固定された側壁筒3と、前記側壁筒3の上端
部内周に螺着された蓋部材4とから構成されている。
前記ベース2の中央環状部5には固定子6の内孔7が挿
着されている。前記固定子6は小径リング部8、大径リ
ング部9及び薄肉部10とから、りん青銅等の金属弾性
材料で一体的に構成されている。前記小径リング部8は
ベース2の支持面11に接合した状態で螺子12によっ
て固定されている。前記大体リング部9の上面には全周
にわたって多数のくし歯13が一定ピッチで突設されて
いる。
着されている。前記固定子6は小径リング部8、大径リ
ング部9及び薄肉部10とから、りん青銅等の金属弾性
材料で一体的に構成されている。前記小径リング部8は
ベース2の支持面11に接合した状態で螺子12によっ
て固定されている。前記大体リング部9の上面には全周
にわたって多数のくし歯13が一定ピッチで突設されて
いる。
前記固定子6の大径リング部9の下面には、セラミック
ス材料等でリング状に成形された圧電素子14が図示し
ない導電性の接着材を介して固着されている。そして、
前記圧電素子14に高周波電圧が印加されると、圧電素
子14の伸縮変形に伴い固定子6の大径リング部9に弾
性進行波、すなわち、超音波振動が発生する。
ス材料等でリング状に成形された圧電素子14が図示し
ない導電性の接着材を介して固着されている。そして、
前記圧電素子14に高周波電圧が印加されると、圧電素
子14の伸縮変形に伴い固定子6の大径リング部9に弾
性進行波、すなわち、超音波振動が発生する。
前記ベース2の中央開口部16には軸受17が圧入され
ている。また、前記蓋部材4の中央部には挿通孔18が
形成されるとともに、ベアリング19が固定されている
。そして、前記軸受17とベアリング19とに回転軸2
0が挿通支承されている。前記回転輪20はハウジング
1の外部に突出する出力部21及びベアリング19に当
接する大径鍔部22を備えていて、大径鍔部22にて出
力部21側への移動が規制されている。
ている。また、前記蓋部材4の中央部には挿通孔18が
形成されるとともに、ベアリング19が固定されている
。そして、前記軸受17とベアリング19とに回転軸2
0が挿通支承されている。前記回転輪20はハウジング
1の外部に突出する出力部21及びベアリング19に当
接する大径鍔部22を備えていて、大径鍔部22にて出
力部21側への移動が規制されている。
前記固定子6に対し上方から接合するように、前記回転
輪20には可動子24が挿通されている。
輪20には可動子24が挿通されている。
前記可動子24はアルミニウム等の金属材料で成形され
ていて、その外周にはリング状凸部26が下向に突設さ
れている。そして、前記リング状凸部26の下面はライ
ナー28を介して固定子6のくし歯13に対接している
。
ていて、その外周にはリング状凸部26が下向に突設さ
れている。そして、前記リング状凸部26の下面はライ
ナー28を介して固定子6のくし歯13に対接している
。
前記可動子24と回転軸20の大径鍔部22との間には
、皿ばね30、第1ゴムシート31、加圧補助部材34
及び第2ゴムシート29が上下に積層されている。
、皿ばね30、第1ゴムシート31、加圧補助部材34
及び第2ゴムシート29が上下に積層されている。
前記皿ばね30は、大径鍔部22の下面に突設した複数
の係止凸部32に嵌合する係止孔33を備え、その係止
孔33で回転軸20に対し回り止めされ、これにより、
可動子24を加圧補助部材34を介して回転軸20に一
体回転可能に連結する。そして、皿ばね30は本実施例
のばね手段を構成し、その弾性力で前記加圧補助部材3
4を介して可動子24を固定子6に加圧する。なお、皿
ばね30の加圧力は蓋部材4の締付は量を加減すること
によって適宜に調整される。
の係止凸部32に嵌合する係止孔33を備え、その係止
孔33で回転軸20に対し回り止めされ、これにより、
可動子24を加圧補助部材34を介して回転軸20に一
体回転可能に連結する。そして、皿ばね30は本実施例
のばね手段を構成し、その弾性力で前記加圧補助部材3
4を介して可動子24を固定子6に加圧する。なお、皿
ばね30の加圧力は蓋部材4の締付は量を加減すること
によって適宜に調整される。
前記加圧補助部材34は、アルミニウム等よりなる可動
子24よりも剛性が高い鉄等の金属材料で形成されると
ともに、可動子24よりも大きな質量を有している。ま
た、加圧補助部材34の外周には、前記第2ゴムシート
29を介して可動子24のリング状凸部26の上面に当
接するリング状突起35が下向きに突設されている。そ
して、加圧補助部材34は皿ばね30と可動子24との
間に介在して、前記リング状突起35により、皿ばね3
0の加圧力を固定子6及び可動子24の接触面とほぼ同
じ位置でその接触面に伝えるように構成されている。
子24よりも剛性が高い鉄等の金属材料で形成されると
ともに、可動子24よりも大きな質量を有している。ま
た、加圧補助部材34の外周には、前記第2ゴムシート
29を介して可動子24のリング状凸部26の上面に当
接するリング状突起35が下向きに突設されている。そ
して、加圧補助部材34は皿ばね30と可動子24との
間に介在して、前記リング状突起35により、皿ばね3
0の加圧力を固定子6及び可動子24の接触面とほぼ同
じ位置でその接触面に伝えるように構成されている。
なお、前記第1ゴムシート31は可動子24の振動に伴
う皿ばね30及び加圧補助部材34間の振動音を防止す
る。また、前記第2ゴムシート29は可動子24と加圧
補助部材34との間の振動音を防止する。
う皿ばね30及び加圧補助部材34間の振動音を防止す
る。また、前記第2ゴムシート29は可動子24と加圧
補助部材34との間の振動音を防止する。
次に、上記のように構成された本実施例の超音波モータ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
固定子6に固着された圧電素子14に高周波電力が印加
されると、その圧電素子14が伸縮変形されて、固定子
6に弾性進行波が発生する。この弾性進行波は固定子6
の大径リング部9に沿って周回し、その過程で、弾性進
行波を生起する楕円運動の振幅が大径リング部9のくし
歯13によって拡大される。すると、<L歯13の表面
」二の質点の楕円運動によって、固定子6と可動子24
との接触面に摩擦力が発生する。そして、この摩擦力で
可動子24に回転モーメントが作用し、これにより、可
動子24及り回転軸20が一体に回転される。
されると、その圧電素子14が伸縮変形されて、固定子
6に弾性進行波が発生する。この弾性進行波は固定子6
の大径リング部9に沿って周回し、その過程で、弾性進
行波を生起する楕円運動の振幅が大径リング部9のくし
歯13によって拡大される。すると、<L歯13の表面
」二の質点の楕円運動によって、固定子6と可動子24
との接触面に摩擦力が発生する。そして、この摩擦力で
可動子24に回転モーメントが作用し、これにより、可
動子24及り回転軸20が一体に回転される。
ところで、本実施例の超音波モータにおいては、加圧補
助部材34が皿ばね30と可動子24との間に介在して
、そのリング状突起35が固定子6及び可動子24の接
触面の真上の位置から可動子24に係合するため、従来
とは異なり、固定子6及び可動子24の彎曲が防止され
るとともに、皿ばね30の加圧力がリング状突起35に
沿って固定子6及び可動子24の接触面の各部に均一に
作用する。したがって、固定子6と可動子24とが常に
安定した接触面を介して圧接され、回転むら及びトルク
むらが抑制され、その結果、高い出力を得ることができ
る。
助部材34が皿ばね30と可動子24との間に介在して
、そのリング状突起35が固定子6及び可動子24の接
触面の真上の位置から可動子24に係合するため、従来
とは異なり、固定子6及び可動子24の彎曲が防止され
るとともに、皿ばね30の加圧力がリング状突起35に
沿って固定子6及び可動子24の接触面の各部に均一に
作用する。したがって、固定子6と可動子24とが常に
安定した接触面を介して圧接され、回転むら及びトルク
むらが抑制され、その結果、高い出力を得ることができ
る。
また、加圧補助部材34が皿ばね30と可動子24との
間に介在して、皿ばね30の加圧力をリング状突起35
の周方向に一様に分布するので、圧電素子14への印加
電圧を高く設定した場合でも、可動子24に固定子6と
は異なる周波数の固有振動が生起するおそれがない。そ
れ故、皿ばね30等の異音を防止した状態で、超音波モ
ータの出力を増大させることができる。しかも、本実施
例においては、加圧補助部材34が可動子24よりも剛
性が高い材料によって形成され、かつ、可動子24より
も大きな質量を有しているので、可動子24の振動が加
圧補助部材34及び皿ばね30等に伝わりにくくなる。
間に介在して、皿ばね30の加圧力をリング状突起35
の周方向に一様に分布するので、圧電素子14への印加
電圧を高く設定した場合でも、可動子24に固定子6と
は異なる周波数の固有振動が生起するおそれがない。そ
れ故、皿ばね30等の異音を防止した状態で、超音波モ
ータの出力を増大させることができる。しかも、本実施
例においては、加圧補助部材34が可動子24よりも剛
性が高い材料によって形成され、かつ、可動子24より
も大きな質量を有しているので、可動子24の振動が加
圧補助部材34及び皿ばね30等に伝わりにくくなる。
なお、上記実施例では、大径鍔部22と皿ばね30との
結合を介して可動子24が回転軸20と一体して回転可
能に連結されているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、可動子24と回転軸20とを第2図に示す構
造で連結することも可能である。すなわち、第2図に示
す別の実施例においては、回転軸20の下部37が両側
面を切除した断面太鼓状に形成されていて、その回転軸
20の下部37に可動子24が相対回転不能に挿通され
ている。この連結構造によれば、可動子24が回転軸2
0に対し直接結合されているので、可動子24の回転モ
ーメントを回転軸20に効率よく伝達することができる
。また、第2図に図示した例とは異なり、回転軸20の
下部をスプライン状に形成し、ここに可動子24を相対
回転不能に挿通した場合でも前記と同様の効果が得られ
る。
結合を介して可動子24が回転軸20と一体して回転可
能に連結されているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、可動子24と回転軸20とを第2図に示す構
造で連結することも可能である。すなわち、第2図に示
す別の実施例においては、回転軸20の下部37が両側
面を切除した断面太鼓状に形成されていて、その回転軸
20の下部37に可動子24が相対回転不能に挿通され
ている。この連結構造によれば、可動子24が回転軸2
0に対し直接結合されているので、可動子24の回転モ
ーメントを回転軸20に効率よく伝達することができる
。また、第2図に図示した例とは異なり、回転軸20の
下部をスプライン状に形成し、ここに可動子24を相対
回転不能に挿通した場合でも前記と同様の効果が得られ
る。
更に、上記実施例の超音波モータは可動子24が回転運
動を行なうように構成されているが、可動子が直線運動
するように構成したリニア型の超音波モータに本発明を
応用して具体化することも可能である。
動を行なうように構成されているが、可動子が直線運動
するように構成したリニア型の超音波モータに本発明を
応用して具体化することも可能である。
[発明の効果コ
以上に詳述したように、本発明の超音波モータは、圧電
素子の変形により弾性進行波を発生する固定子と、その
固定子に弾接するように配置され、弾性進行波によって
駆動される可動子と、その可動子を固定子に向けて加圧
するばね手段と、そのばね手段と可動子との間に介装さ
れ、ばね手段の加圧力を固定子及び可動子の接触面とほ
ぼ同じ位置でその接触面に伝える加圧補助部材とから構
成したものであるから、固定子と可動子とを常に安定し
た接触面で圧接させて、回転むら及びトルクむらを防止
でき、もって、高い出力を得ることができるという優れ
た効果を奏する。
素子の変形により弾性進行波を発生する固定子と、その
固定子に弾接するように配置され、弾性進行波によって
駆動される可動子と、その可動子を固定子に向けて加圧
するばね手段と、そのばね手段と可動子との間に介装さ
れ、ばね手段の加圧力を固定子及び可動子の接触面とほ
ぼ同じ位置でその接触面に伝える加圧補助部材とから構
成したものであるから、固定子と可動子とを常に安定し
た接触面で圧接させて、回転むら及びトルクむらを防止
でき、もって、高い出力を得ることができるという優れ
た効果を奏する。
第1図は本発明の一実施例による超音波モータの縦断面
図、第2図は可動子と回転軸との連結構造が第1図とは
異なる本発明の別の実施例による超音波モータを示す縦
断面図、第3図は従来の超音波モータを示す縦断面図、
第4図は第3図の超音波モータにおいて固定子と可動子
との接触部分を拡大して示す部分断面図、第5図は第3
図の超音波モータで使用されている皿ばねの加圧力の分
布を示す説明図である。 図において、 6:固定子、 14:圧電素子、24:可動子
、 30:皿ばね、34:加圧補助部材 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。 特許出願人 アイシン精機株式会社 外1名
図、第2図は可動子と回転軸との連結構造が第1図とは
異なる本発明の別の実施例による超音波モータを示す縦
断面図、第3図は従来の超音波モータを示す縦断面図、
第4図は第3図の超音波モータにおいて固定子と可動子
との接触部分を拡大して示す部分断面図、第5図は第3
図の超音波モータで使用されている皿ばねの加圧力の分
布を示す説明図である。 図において、 6:固定子、 14:圧電素子、24:可動子
、 30:皿ばね、34:加圧補助部材 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。 特許出願人 アイシン精機株式会社 外1名
Claims (2)
- (1)圧電素子の変形により弾性進行波を発生する固定
子と、 前記固定子に弾接するように配置されて、前記弾性進行
波により駆動される可動子と、 前記可動子を固定子方向に加圧するばね手段と、前記ば
ね手段と可動子との間に介装され、ばね手段の加圧力を
固定子及び可動子の接触面とほぼ同じ位置でその接触面
に伝える加圧補助部材とを具備することを特徴とする超
音波モータ。 - (2)前記加圧補助部材は、可動子よりも剛性が高い材
料により形成され、かつ、可動子よりも大きな質量を有
していることを特徴とする請求項1に記載の超音波モー
タ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1126047A JPH02303372A (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1126047A JPH02303372A (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 超音波モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02303372A true JPH02303372A (ja) | 1990-12-17 |
Family
ID=14925335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1126047A Pending JPH02303372A (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 超音波モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02303372A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5313132A (en) * | 1991-05-20 | 1994-05-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Elastic supporting member for a vibration driven motor |
KR100698438B1 (ko) * | 2005-05-18 | 2007-03-22 | 한국과학기술연구원 | 변위 확대 기구를 갖는 압전 선형 모터 |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP1126047A patent/JPH02303372A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5313132A (en) * | 1991-05-20 | 1994-05-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Elastic supporting member for a vibration driven motor |
KR100698438B1 (ko) * | 2005-05-18 | 2007-03-22 | 한국과학기술연구원 | 변위 확대 기구를 갖는 압전 선형 모터 |
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