JPH0241677A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH0241677A JPH0241677A JP63191951A JP19195188A JPH0241677A JP H0241677 A JPH0241677 A JP H0241677A JP 63191951 A JP63191951 A JP 63191951A JP 19195188 A JP19195188 A JP 19195188A JP H0241677 A JPH0241677 A JP H0241677A
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- Japan
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- rotor
- stator
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
- H02N2/0055—Supports for driving or driven bodies; Means for pressing driving body against driven body
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はステータに発生する振動を駆動源とした超音波
モータに関するものである。
モータに関するものである。
（従来の技術）
従来よりステータに発生する伸縮を利用してロータを回
転させる超音波モータが知られている。
転させる超音波モータが知られている。
これらの超音波モータでは、ステータに発生した振動エ
ネルギーが摩擦力によってロータに伝達され、ロータが
回転する。それゆえに、超音波モータから安定した出力
を得るためには、ロータがステータに安定して接触して
いる必要がある。
ネルギーが摩擦力によってロータに伝達され、ロータが
回転する。それゆえに、超音波モータから安定した出力
を得るためには、ロータがステータに安定して接触して
いる必要がある。
第４図、第５図に従来の超音波モータを示す。
従来装置においては、ステータ５１番こロータ５２く２
） をできるだけ安定して接触させるために、皿バネ５３の
弾性変形によってロータ５２とステータ５１の間の加圧
力が適当な値に保持されている。
） をできるだけ安定して接触させるために、皿バネ５３の
弾性変形によってロータ５２とステータ５１の間の加圧
力が適当な値に保持されている。
ロータ５２が回転している間、ロータ５２はステータ５
１から高い周波数を有する振動圧力を受け、法線方向と
接線方向に振動する（第５図参照）。この時、ロータ５
２に生じる振動はステータ５１の振動と同じ周波数をを
有している。ロータ５２の振動とステータ５１の振動が
同じ周波数を有している状態では、超音波モータの出力
はステータ５１に供給される電力の大きさに応じて増大
する。
１から高い周波数を有する振動圧力を受け、法線方向と
接線方向に振動する（第５図参照）。この時、ロータ５
２に生じる振動はステータ５１の振動と同じ周波数をを
有している。ロータ５２の振動とステータ５１の振動が
同じ周波数を有している状態では、超音波モータの出力
はステータ５１に供給される電力の大きさに応じて増大
する。
（発明が解決しようとした課題）
ところが、ステータ５１に供給する電力がある限界値を
越えると、超音波モータの出力は殆ど増大しなくなる。
越えると、超音波モータの出力は殆ど増大しなくなる。
この状態では、ロータ５２に独自の固有振動が発生し、
ステータ５１と同じ周波数有する振動が弱められている
。
ステータ５１と同じ周波数有する振動が弱められている
。
多くの実験の結果、発明者らは、ステータ５１とロータ
５２との間に加えられている加圧力の分布が一様であれ
ばあるほどロータ５２に独自の固有振動が発生しにくい
ことを発見した。このことは、ステータ５１とロータ５
２との間に加えられている加圧力の分布を一様にすれば
、ステータ５１に供給できる電力の限界値が高く設定で
き、大出力の超音波モータが構成できることを意味する
。
５２との間に加えられている加圧力の分布が一様であれ
ばあるほどロータ５２に独自の固有振動が発生しにくい
ことを発見した。このことは、ステータ５１とロータ５
２との間に加えられている加圧力の分布を一様にすれば
、ステータ５１に供給できる電力の限界値が高く設定で
き、大出力の超音波モータが構成できることを意味する
。
そこで、本発明では従来の超音波モータの問題点を解消
し、ステータとロータとの間に加えられている加圧力の
分布を一様にし、ロータに独自の固有振動を発生させな
いようにすることを技術的課題とした。
し、ステータとロータとの間に加えられている加圧力の
分布を一様にし、ロータに独自の固有振動を発生させな
いようにすることを技術的課題とした。
（課題を解決するだめの手段）
前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手段
は、バネ手段によってロータをステータに向かって押さ
えつけた超音波モータにおいて、ロータとバネ手段の間
に、少なくとも一端面にリング状突起を有し、この突起
がロータに当接した円筒状部材を配設したことである。
は、バネ手段によってロータをステータに向かって押さ
えつけた超音波モータにおいて、ロータとバネ手段の間
に、少なくとも一端面にリング状突起を有し、この突起
がロータに当接した円筒状部材を配設したことである。
（作用）
前述した技術的手段によれば、ロータとバネ手段の間に
円筒状部材が配設されている。円筒状部材が配設されて
いることによって、ステータとロータとの間に加えられ
ている加圧力がリング状突起の周方向に沿って一様に分
布し、ロータに独自の固有振動が発生しにくくなる。
円筒状部材が配設されている。円筒状部材が配設されて
いることによって、ステータとロータとの間に加えられ
ている加圧力がリング状突起の周方向に沿って一様に分
布し、ロータに独自の固有振動が発生しにくくなる。
（実施例）
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい一実施例
を説明する。
を説明する。
第１図に本実施例の超音波モータ１００の縦断面図を示
す。また、第２図に本実施例の超音波モータ１００の要
部分解斜視図を示す。略円板状のベース４の中心部には
開口部４ａが開けられている。開口部４ａには、軸受け
１６が圧入されている。
す。また、第２図に本実施例の超音波モータ１００の要
部分解斜視図を示す。略円板状のベース４の中心部には
開口部４ａが開けられている。開口部４ａには、軸受け
１６が圧入されている。
ベース４には、リング状のステーク３の内孔が嵌合して
いる。ステータ３は螺子１１によってベース４に固定さ
れている。ステータ３はリング状の弾性体１の一面にリ
ング状の圧電素子２を導電性の接着剤によって貼り付け
たものである。
いる。ステータ３は螺子１１によってベース４に固定さ
れている。ステータ３はリング状の弾性体１の一面にリ
ング状の圧電素子２を導電性の接着剤によって貼り付け
たものである。
弾性体１は大径リング部と小径リング部１ｂの間が薄肉
部ＩＣを介して連続となった形状を有している。弾性体
１は、小径リング部１ｂが螺子１１で支持されることに
よりベース４に固定されている。大径リング部１ａの上
面には全周に渡って定ピツチの突部１ｅが多数形成され
ている。弾性体１は導電性の金属材料（りん青銅）で作
られているので、電気的には弾性体１がベース４に接続
されていることになる。
部ＩＣを介して連続となった形状を有している。弾性体
１は、小径リング部１ｂが螺子１１で支持されることに
よりベース４に固定されている。大径リング部１ａの上
面には全周に渡って定ピツチの突部１ｅが多数形成され
ている。弾性体１は導電性の金属材料（りん青銅）で作
られているので、電気的には弾性体１がベース４に接続
されていることになる。
圧電素子２は、超音波モータ１００の進行波発生用の公
知の素子である。圧電素子２とベース４の間には引出電
極１７が配設されている。引出電極１７は圧電素子２に
電気的に接続されている。
知の素子である。圧電素子２とベース４の間には引出電
極１７が配設されている。引出電極１７は圧電素子２に
電気的に接続されている。
引出電極１７には電気リード１８が接続されており、引
出電極１７とベース４の間に交流電圧を印加することに
より圧電素子２が伸縮し、弾性体１に進行波振動が生起
される。
出電極１７とベース４の間に交流電圧を印加することに
より圧電素子２が伸縮し、弾性体１に進行波振動が生起
される。
ベース４には略円筒状の側部材１２が螺子により固定さ
れている。また、側部材１２の内周側には蓋部材５が配
設されている。蓋部材５と側部材１２の間には螺子が切
られており、蓋部材５を回転させると、蓋部材５が回転
軸９の長手方向に移動する。従って、蓋部材５を回転さ
せることにより、ステータ３とロータ６の間の加圧力を
調整することができる。ベース部材４と側部材１２、及
び蓋部材５は超音波モータ１００の外部を取り囲むハウ
ジング部材を構成する。
れている。また、側部材１２の内周側には蓋部材５が配
設されている。蓋部材５と側部材１２の間には螺子が切
られており、蓋部材５を回転させると、蓋部材５が回転
軸９の長手方向に移動する。従って、蓋部材５を回転さ
せることにより、ステータ３とロータ６の間の加圧力を
調整することができる。ベース部材４と側部材１２、及
び蓋部材５は超音波モータ１００の外部を取り囲むハウ
ジング部材を構成する。
蓋部材５には、ベアリング部材１５が固定されている。
回転軸９はベアリング１５と軸受け１６によって支承さ
れる。ベアリング１５は回転軸９のフランジ部９ａに当
接しており、回転軸９が蓋部材５に向かって移動するこ
とを防止する。
れる。ベアリング１５は回転軸９のフランジ部９ａに当
接しており、回転軸９が蓋部材５に向かって移動するこ
とを防止する。
ベアリング１５と弾性体１の間にはロータ６と円筒状部
材１０および皿バネ１３等が挿入されている。ロータ６
と円筒状部材１０は皿ばね１３の弾性力によってステー
タ３に押さえつけられている。
材１０および皿バネ１３等が挿入されている。ロータ６
と円筒状部材１０は皿ばね１３の弾性力によってステー
タ３に押さえつけられている。
皿ばね１３は、回転軸９に形成されたフランジ部９ａに
よって拘束されており、蓋部材５に向かう移動が制限さ
れている。また、皿ばね１３はフランジ部９ａによって
ベアリング部材１５と同軸に保持されている。
よって拘束されており、蓋部材５に向かう移動が制限さ
れている。また、皿ばね１３はフランジ部９ａによって
ベアリング部材１５と同軸に保持されている。
ロータ６と円筒状部材１０の間には、ゴムシート１４が
介在する。ゴムシート１４は、ロータ６の振動によって
ロータ６と円筒状部材１０の間から音が発生することを
防止する。また、円筒状部材１０と皿バネ１３の間にも
ゴムシート１９が介在する。ゴムシート１９は、ローク
ロの振動によって円筒状部材１０と皿バネ１３の間から
音が発生することを防止する。
介在する。ゴムシート１４は、ロータ６の振動によって
ロータ６と円筒状部材１０の間から音が発生することを
防止する。また、円筒状部材１０と皿バネ１３の間にも
ゴムシート１９が介在する。ゴムシート１９は、ローク
ロの振動によって円筒状部材１０と皿バネ１３の間から
音が発生することを防止する。
円筒状部材１０の形状を第３図に示す。本実施例の円筒
状部材１０は鉄材で作られており、アルミ材で作られた
ロータ６よりも大きな質量を有している。円筒状部材１
０は必ずしもロークロよりも大きな質量を有している必
要はない。しかしながら、円筒状部材１０の質量をロー
タ６よりも大きくすれば、ロータ６の振動が皿バネ１３
に伝わりにくくなる。
状部材１０は鉄材で作られており、アルミ材で作られた
ロータ６よりも大きな質量を有している。円筒状部材１
０は必ずしもロークロよりも大きな質量を有している必
要はない。しかしながら、円筒状部材１０の質量をロー
タ６よりも大きくすれば、ロータ６の振動が皿バネ１３
に伝わりにくくなる。
また、円筒状部材１０は剛性の高い材料で作ることが好
ましい。なぜならば、円筒状部材１０の剛性が低いと、
ロータ６の振動が抑えられてしまうからである。
ましい。なぜならば、円筒状部材１０の剛性が低いと、
ロータ６の振動が抑えられてしまうからである。
円筒状部材１０の外周縁にはリング状の突起１０ａが形
成されている。この突起１０．ａはロータ６とステータ
３の当接面よりも内周側に位置し、ゴムシート１４を通
してロータ６を押さえつける。
成されている。この突起１０．ａはロータ６とステータ
３の当接面よりも内周側に位置し、ゴムシート１４を通
してロータ６を押さえつける。
この突起１０ａの高さｈは一定の精度で構成されている
ので、皿バネ１３の加圧力は突起１０ａの円周に沿って
一様に分布する。
ので、皿バネ１３の加圧力は突起１０ａの円周に沿って
一様に分布する。
ロータ６の外周縁部には厚肉部６ａが形成されている。
厚肉部６ａの下面は弾性体１の大径リング部１ａに対向
している。また、厚肉部６ａと弾性体１の間には摩擦材
フィルム７が挿入される。
している。また、厚肉部６ａと弾性体１の間には摩擦材
フィルム７が挿入される。
ロータ６は円筒状部材１０を介して皿ばね１３の加圧力
により下方に押さえつけられているので、厚肉部６ａの
下面は大径リング部１ａに形成された突部１ｅに摩擦材
フィルム７を介して当接する。
により下方に押さえつけられているので、厚肉部６ａの
下面は大径リング部１ａに形成された突部１ｅに摩擦材
フィルム７を介して当接する。
電気リード１８とベース４の間に交流電力を印加すると
、電歪振動子２が振動して弾性体１に進行波が発生する
。この進行波は、弾性体１の大径リング部１ａを進行（
周回）する。この時、大径リング部１ａに形成された突
部１ｅによって進行波の振幅が拡大される。ロータ６が
摩擦材フィルム７を介して大径リング部１ａの突部１ｅ
に当接しているので、大径リング部１ａの進行波がロー
タ６に回転モーメントを与える。これによりロータ６お
よび回転軸９が回転する。
、電歪振動子２が振動して弾性体１に進行波が発生する
。この進行波は、弾性体１の大径リング部１ａを進行（
周回）する。この時、大径リング部１ａに形成された突
部１ｅによって進行波の振幅が拡大される。ロータ６が
摩擦材フィルム７を介して大径リング部１ａの突部１ｅ
に当接しているので、大径リング部１ａの進行波がロー
タ６に回転モーメントを与える。これによりロータ６お
よび回転軸９が回転する。
ロータ６が回転している間、ロータ６は弾性体１から高
い周波数を有する振動圧力を受け、法線方向と接線方向
に振動する。この時、ロータ６に生じる振動は弾性体１
の振動と同じ周波数を有している。ロータ６の振動と弾
性体１の振動が同じ周波数を有している状態では、超音
波モータ１００の出力は圧電素子２に供給される電力の
大きさに応じて増大する。
い周波数を有する振動圧力を受け、法線方向と接線方向
に振動する。この時、ロータ６に生じる振動は弾性体１
の振動と同じ周波数を有している。ロータ６の振動と弾
性体１の振動が同じ周波数を有している状態では、超音
波モータ１００の出力は圧電素子２に供給される電力の
大きさに応じて増大する。
圧電素子２に供給される電力を徐々に大きくして行くと
、ロータ６に生じる振動が徐々に大きくなる。本実施例
装置では、円筒状部材１０が弾性体１とロータ３の間に
加えられている加圧力をリング状突起１０ａの周方向に
沿って一様に分布させるので、圧電素子２に供給される
電力がかなり大きくなっても、ロータ６に独自の固有振
動が発生しない。それゆえに、圧電素子２に大電力を供
給し、超音波モータ１００から大出力を得ることができ
る。
、ロータ６に生じる振動が徐々に大きくなる。本実施例
装置では、円筒状部材１０が弾性体１とロータ３の間に
加えられている加圧力をリング状突起１０ａの周方向に
沿って一様に分布させるので、圧電素子２に供給される
電力がかなり大きくなっても、ロータ６に独自の固有振
動が発生しない。それゆえに、圧電素子２に大電力を供
給し、超音波モータ１００から大出力を得ることができ
る。
一例として、ロータ６の直径が約８０（ｍ）の超音波モ
ータ１００を使用して円筒状部材１０の効果を確認した
ところ、直径が約６５（ｔｍ）の円筒状部材を使用した
場合、円筒状部材が無い場合に比べて約１．５倍の出力
を得ることができた。
ータ１００を使用して円筒状部材１０の効果を確認した
ところ、直径が約６５（ｔｍ）の円筒状部材を使用した
場合、円筒状部材が無い場合に比べて約１．５倍の出力
を得ることができた。
本発明によれば、ロータとバネ手段の間に配設された円
筒状部材によって、ステータとロータとの間に加えられ
ている加圧力がリング状突起の周方向に沿って一様に分
布するので、ロータに独自の固有振動が発生しにくくな
る。従って、ステータに大電力を供給することができ、
大出力の超音波モータを構成することができる。
筒状部材によって、ステータとロータとの間に加えられ
ている加圧力がリング状突起の周方向に沿って一様に分
布するので、ロータに独自の固有振動が発生しにくくな
る。従って、ステータに大電力を供給することができ、
大出力の超音波モータを構成することができる。
第１図は本発明の弾性体を適用した好ましい超音波モー
タの断面図である。 第２図は第１図に示した超音波モータの要部分解斜視図
である。 第３図は本発明の円筒状部材を描いた斜視図である。 第４図は従来の超音波モータを描いた断面図である。 第５図は従来の超音波モータを描いた斜視図である。 １・・・弾性体、２・・・圧電素子、３・・・ステータ
。 ４・・・ベース、５・・・蓋部材、６・・・ロータ。 ７・・・摩擦材、９・・・回転軸、１０・・・円筒状部
材１１・・・螺子、１２・・・側部材、１３・・・皿ば
ね。 １４・・・ゴムシート、１５・・・ベアリング部材。 １６・・・軸受け、１７・・・引出電極。 １８・・・電気リード、１９・・・ゴムシート１００・
・・超音波モータ。
タの断面図である。 第２図は第１図に示した超音波モータの要部分解斜視図
である。 第３図は本発明の円筒状部材を描いた斜視図である。 第４図は従来の超音波モータを描いた断面図である。 第５図は従来の超音波モータを描いた斜視図である。 １・・・弾性体、２・・・圧電素子、３・・・ステータ
。 ４・・・ベース、５・・・蓋部材、６・・・ロータ。 ７・・・摩擦材、９・・・回転軸、１０・・・円筒状部
材１１・・・螺子、１２・・・側部材、１３・・・皿ば
ね。 １４・・・ゴムシート、１５・・・ベアリング部材。 １６・・・軸受け、１７・・・引出電極。 １８・・・電気リード、１９・・・ゴムシート１００・
・・超音波モータ。
Claims (5)
- （１）ステータと、 該ステータに当接し、該ステータの振動によつて駆動さ
れ回転するロータと、 前記振動体に向かつて前記ロータを押さえつけるバネ手
段と、 前記ロータと前記バネ手段の間に配設され、少なくとも
一端面にリング状突起を有し、該リング状突起が前記ロ
ータに当接した円筒状部材と、を有する超音波モータ。 - （２）前記円筒状部材は、ロータよりも大きな質量を
有していることを特徴とした請求項（１）記載の超音波
モータ。 - （３）前記円筒状部材は、ロータよりも剛性が高い材
料で作られていることを特徴とした請求項（１）記載の
超音波モータ。 - （４）前記ステータは、電歪素子と弾性体を備えるこ
とを特徴とした請求項（１）記載の超音波モータ。 - （５）前記円筒状部材のリング状突起が、前記ロータ
と前記弾性体の当接面よりも内周側で当接していること
を特徴とした請求項（４）記載の超音波モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191951A JPH0241677A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 超音波モータ |
| US07/381,949 US4959579A (en) | 1988-07-29 | 1989-07-19 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191951A JPH0241677A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241677A true JPH0241677A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=16283168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63191951A Pending JPH0241677A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 超音波モータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4959579A (ja) |
| JP (1) | JPH0241677A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299422A (en) * | 1991-07-26 | 1994-04-05 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Energy converter |
| WO2022176560A1 (ja) * | 2021-02-17 | 2022-08-25 | 株式会社村田製作所 | 超音波モータ |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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