JPH0270277A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH0270277A JPH0270277A JP63220936A JP22093688A JPH0270277A JP H0270277 A JPH0270277 A JP H0270277A JP 63220936 A JP63220936 A JP 63220936A JP 22093688 A JP22093688 A JP 22093688A JP H0270277 A JPH0270277 A JP H0270277A
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- Japan
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- vibrating body
- vibrating
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- bending vibration
- vibrator
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- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 32
- 239000002783 friction material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
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- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
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。
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注目さ
れている。
動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが注目さ
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。
いて説明を行う。
第８図は、円環形超音波モータの切り欠き斜視図であり
、円環形の弾性体１の円環面の一方に圧電体として円環
形圧電セラミック２を貼合せて振動体３を構成している
。４は耐出耗性材料の摩擦材、５は弾性体であり、互い
に貼合せられて移動体６を構成している。移動体６は摩
擦材４を介して振動体３と接触している。圧電体２に交
流電界を印加して、振動体３に、径方向１次・周方向３
次以上の撓み振動の進行波を励振する。進行波の波頭の
横方向成分により、移動体６は駆動され回転運動をする
。
、円環形の弾性体１の円環面の一方に圧電体として円環
形圧電セラミック２を貼合せて振動体３を構成している
。４は耐出耗性材料の摩擦材、５は弾性体であり、互い
に貼合せられて移動体６を構成している。移動体６は摩
擦材４を介して振動体３と接触している。圧電体２に交
流電界を印加して、振動体３に、径方向１次・周方向３
次以上の撓み振動の進行波を励振する。進行波の波頭の
横方向成分により、移動体６は駆動され回転運動をする
。
第９図は、円板形超音波モータの切り欠き斜視図であり
、円板形の弾性体７の円板面の一方円板形圧電体８を貼
合せて振動体９を構成している。
、円板形の弾性体７の円板面の一方円板形圧電体８を貼
合せて振動体９を構成している。
１０は摩擦材、１１は弾性体であり、互いに貼合せられ
て移動体１２を構成している。移動体１２は摩擦材１０
を介して振動体９と接触している。
て移動体１２を構成している。移動体１２は摩擦材１０
を介して振動体９と接触している。
圧電体８に交流電界を印加して、振動体９に、径方向２
次・周方向３次以上の撓み振動の進行波を励振する。進
行波の波頭の横方向成分により、移動体６は駆動され回
転軸１３を中心にして回転運動をする。
次・周方向３次以上の撓み振動の進行波を励振する。進
行波の波頭の横方向成分により、移動体６は駆動され回
転軸１３を中心にして回転運動をする。
第１０図は、振動体に励振された撓み振動の進行波によ
り、移動体が駆動される原理を示す説明図である。振動
体１４の表面の任意のＡ点は、撓み振動の進行波の励振
によって、長軸２Ｗ、短軸２ｕの楕円運動をする。振動
体１４上に加圧して設置された移動体１５は、楕円軌跡
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運動する。従って、移動体１５の速
度は、上記の進行波の波頭の横方向成分によって決まり
、出力トルクは振動体と移動体の間の摩擦力によって決
まる。
り、移動体が駆動される原理を示す説明図である。振動
体１４の表面の任意のＡ点は、撓み振動の進行波の励振
によって、長軸２Ｗ、短軸２ｕの楕円運動をする。振動
体１４上に加圧して設置された移動体１５は、楕円軌跡
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運動する。従って、移動体１５の速
度は、上記の進行波の波頭の横方向成分によって決まり
、出力トルクは振動体と移動体の間の摩擦力によって決
まる。
発明が解決しようとする課題
以上、説明した従来の超音波モータは、振動体の！ｆｆ
ｉが小さく、従って振動エネルギーが小さいので、出力
が小さいという課題があった。また、円環型超音波モー
タの振動体は、進行波のため振動の節部がなり、振動体
の位置固定が困難であるという課題があった。
ｉが小さく、従って振動エネルギーが小さいので、出力
が小さいという課題があった。また、円環型超音波モー
タの振動体は、進行波のため振動の節部がなり、振動体
の位置固定が困難であるという課題があった。
課題を解決するための手段
撓み振動モードで振動する第１の振動体と、撓み振動モ
ードまたは縦振動モードで振動する第２の振動体とを、
第１の振動体の撓み振動の節部を介して結合し、第１の
振動体に撓み振動を励振すると共に、第２の振動体に撓
み振動または縦振動を励振し、第１の振動体の撓み振動
の節部に設けられた突起と接触して設置された移動体を
駆動し、第２の振動体の振動の節部を介して位置固定す
る。
ードまたは縦振動モードで振動する第２の振動体とを、
第１の振動体の撓み振動の節部を介して結合し、第１の
振動体に撓み振動を励振すると共に、第２の振動体に撓
み振動または縦振動を励振し、第１の振動体の撓み振動
の節部に設けられた突起と接触して設置された移動体を
駆動し、第２の振動体の振動の節部を介して位置固定す
る。
作 用
第１の振動体と、第２の振動体に共に定在波を励損して
、第１の振動体の撓み振動の節部を介して２つの振動体
を結合し、第２の振動体の振動の節部を介して位置固定
することにより損失の小さい固定を実現する。
、第１の振動体の撓み振動の節部を介して２つの振動体
を結合し、第２の振動体の振動の節部を介して位置固定
することにより損失の小さい固定を実現する。
また、第１の振動体に撓み振動を励損すると共に、第２
の振動体に撓み振動または縦振動を励振して、第１の振
動体の撓み振動の節部に設けられた突起の先端に楕円運
動を起こし、上記突起と接触して設置された移動体を駆
動することにより、振動体の振動エネルギーを太き（し
て、出力の大きな超音波モータを実現する。
の振動体に撓み振動または縦振動を励振して、第１の振
動体の撓み振動の節部に設けられた突起の先端に楕円運
動を起こし、上記突起と接触して設置された移動体を駆
動することにより、振動体の振動エネルギーを太き（し
て、出力の大きな超音波モータを実現する。
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。
を行う。
実施例１
第１図は、本発明の１実施例の超音波モータの外観図で
ある。第１の振動体として、円環形弾性体１６と円環形
圧電体１７とから成る円環形娠動体１８を用い、撓み振
動モードとして、径方向１次・周方向４次の撓み振動モ
ードを用いている。
ある。第１の振動体として、円環形弾性体１６と円環形
圧電体１７とから成る円環形娠動体１８を用い、撓み振
動モードとして、径方向１次・周方向４次の撓み振動モ
ードを用いている。
第２図に、円環形振動体１８の径方向の変位分布を示す
。第３図に示すように、周方向にはｓｉｎ分布の波がの
る。１つは撓み振動の１波長に１つの割合で振動の節部
に設置された出力取り出し用の突起である。圧電体１７
に交流電界を印加ずれば、第１の振動体１８は、第３図
に示す周方向の撓み振動を起こし、１波長おきの節部に
設置された突起１９の先端は、横方向の運動をする。
。第３図に示すように、周方向にはｓｉｎ分布の波がの
る。１つは撓み振動の１波長に１つの割合で振動の節部
に設置された出力取り出し用の突起である。圧電体１７
に交流電界を印加ずれば、第１の振動体１８は、第３図
に示す周方向の撓み振動を起こし、１波長おきの節部に
設置された突起１９の先端は、横方向の運動をする。
第２の振動体２２は、円筒形の弾性体２０と円環形の圧
電体２１で構成され、円環面が上下方向の変位を持つ縦
振動モードで振動する。そして、第１の振動体１８の振
動の節部を介して、２つの振動体１８と２２を結合する
。従って、第１の振動１８の突起１９の先端の動きと、
第２の振動体２２の円環面の動きとを同期させれば、突
起１９の先端は楕円軌跡を描く。突起１９の先端に、円
環形振動体２４と円環形弾性体２５とから成る円環形格
動体２６を加圧接触して設置すれば、移動体２６は回転
運動をする。超音波モータの固定は、第２の振動体２２
の縦振動の節部に設けた支持板２３を介して行う。
電体２１で構成され、円環面が上下方向の変位を持つ縦
振動モードで振動する。そして、第１の振動体１８の振
動の節部を介して、２つの振動体１８と２２を結合する
。従って、第１の振動１８の突起１９の先端の動きと、
第２の振動体２２の円環面の動きとを同期させれば、突
起１９の先端は楕円軌跡を描く。突起１９の先端に、円
環形振動体２４と円環形弾性体２５とから成る円環形格
動体２６を加圧接触して設置すれば、移動体２６は回転
運動をする。超音波モータの固定は、第２の振動体２２
の縦振動の節部に設けた支持板２３を介して行う。
実施例２
第４図は、別の実施例の超音波モータの断面図である。
第１の振動体とし“て、円板形弾性体２７と円板形圧電
体２８とから成る円板形振動体２９を用い、撓み振動モ
ードとして、径方向２次・周方向３次の撓み振動モード
を用いている。第５図は、第１の振動体２９の撓み振動
の径方向の変位分布図である。また、周方向にはｓｉｎ
分布の波がのる。第６図に示すように、撓み振動の娠幅
の最大の半径と節との交点に、１波長に１つ設置された
出力取り出し用の突起３３が計３個設けている。圧電体
２８に交流電界を印加すれば、突起３３の先端は横方向
の運動をする。
体２８とから成る円板形振動体２９を用い、撓み振動モ
ードとして、径方向２次・周方向３次の撓み振動モード
を用いている。第５図は、第１の振動体２９の撓み振動
の径方向の変位分布図である。また、周方向にはｓｉｎ
分布の波がのる。第６図に示すように、撓み振動の娠幅
の最大の半径と節との交点に、１波長に１つ設置された
出力取り出し用の突起３３が計３個設けている。圧電体
２８に交流電界を印加すれば、突起３３の先端は横方向
の運動をする。
第２の振動体３２は、第１の実施例と同様に、円筒形の
弾性体３０と円環形の圧電体３１とで構成され、円環面
が上下方向の変位を持つ縦振動モードで振動する。そし
て、第１の振動体２９の振動の節内部を介して、２つの
振動体２つと３２を結合する。従って、第１の振動体２
９の突起３３の先端の動きと、第２の振動体３２の円環
面の動きとを同期させれば、突起３３の先端は楕円軌跡
を描く。突起３３の先端に、移動体を加圧接触して設置
すれば、移動体は回転運動をする。また、超音波モータ
の固定は、第２の振動体３２の縦振動の節部に設けた支
持板３４を介して行う。
弾性体３０と円環形の圧電体３１とで構成され、円環面
が上下方向の変位を持つ縦振動モードで振動する。そし
て、第１の振動体２９の振動の節内部を介して、２つの
振動体２つと３２を結合する。従って、第１の振動体２
９の突起３３の先端の動きと、第２の振動体３２の円環
面の動きとを同期させれば、突起３３の先端は楕円軌跡
を描く。突起３３の先端に、移動体を加圧接触して設置
すれば、移動体は回転運動をする。また、超音波モータ
の固定は、第２の振動体３２の縦振動の節部に設けた支
持板３４を介して行う。
実施例３
第１および第２の振動体として、実施例１と同様に円環
形振動体を用い、撓み振動モードとして径方向１次・周
方向４次の撓み振動モードを用いている。円環形弾性体
３５と円環形圧電体３６とから成る円環形振動体３７を
用い、円環形弾性体３９と円環形圧電体４０とから成る
円環形振動体４１を用いている。撓み振動モードとして
、径方向１次・周方向４次の撓み振動モードを用いてい
る。
形振動体を用い、撓み振動モードとして径方向１次・周
方向４次の撓み振動モードを用いている。円環形弾性体
３５と円環形圧電体３６とから成る円環形振動体３７を
用い、円環形弾性体３９と円環形圧電体４０とから成る
円環形振動体４１を用いている。撓み振動モードとして
、径方向１次・周方向４次の撓み振動モードを用いてい
る。
第１の振動体の振動の節部に、出力取り出し用の突起３
８を設け、第２の振動体の振動の腹近傍に、結合用の突
起４２を設けている。２つの振動体の結合は、突起４２
により第１の振動体の振動の節部を介して行われる。突
起３８は横方向の運動を行い、突起４２は上下方向の運
動を行うので、２つの運動を同期させれば、突起３８の
先端に楕円軌跡を起こすことができる。従って、突起３
８の先端に、加圧接触して移動体を設置すれば、移動体
は回転運動をする。また、超音波モータの位置固定は、
第２の振動体の節部を介して行われる。
８を設け、第２の振動体の振動の腹近傍に、結合用の突
起４２を設けている。２つの振動体の結合は、突起４２
により第１の振動体の振動の節部を介して行われる。突
起３８は横方向の運動を行い、突起４２は上下方向の運
動を行うので、２つの運動を同期させれば、突起３８の
先端に楕円軌跡を起こすことができる。従って、突起３
８の先端に、加圧接触して移動体を設置すれば、移動体
は回転運動をする。また、超音波モータの位置固定は、
第２の振動体の節部を介して行われる。
発明の効果
以上、説明したように本発明の超音波モータは、位置固
定を振動の節部で行うことにより損失の小さい固定を実
現し、振動体の振動エネルギーを太き（できるので、出
力の大きな超音波モータを提供できる。
定を振動の節部で行うことにより損失の小さい固定を実
現し、振動体の振動エネルギーを太き（できるので、出
力の大きな超音波モータを提供できる。
第１図は本発明の第１実施例の超音波モータの斜視図、
第２図は同実施例の第１の振動体の径方向の変位分布図
、第３図は同振動体の周方向の変位分布図、第４図は本
発明の第２実施例の超音波モータの断面図、第５図は同
実施例の第１の振動体の径方向の変位分布図、第６図は
同振動体の平第 面図、第７図は本発明の第３実施例の超音波モータの斜
視図、第８図は従来の円環型超音波モータの切り欠き斜
視図、第９図は従来の円板型超音波モータの切り欠き斜
視図、第１０図は超音波モータの動作原理の説明図であ
る。 １６・・・・・・弾性体、１７・・・・・・圧電体、１
８・・・・・・第１の振動体、１９・・・・・・突起２
０・・・・・・弾性体、２１・・・・・・圧電体２２・
・・・・・第２の振動体、２３・・・・・・支持板２４
・・・・・・摩擦材、２５・・・・・・弾性体２６・・
・・・・移動体、２７・・・・・・弾性体２８・・・・
・・圧電体、２９・・・・・・第１の振動体３０・・・
・・・弾性体、３１・・・・・・圧電体３２・・・・・
・第２の振動体、３３・・・・・・突起３４・・・・・
・支持板、３５・・・・・・弾性体３６・・・・・・圧
電体、３７・・・・・・第１の振動体３８・・・・・・
突起、３９・・・・・・弾性体４０・・・・・・圧電体
、４１・・・・・・第２の振動体４２・・・・・・突起
、４３・・・・・・支持具。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名図 第 図 第 図 皐 婆、７旬
第２図は同実施例の第１の振動体の径方向の変位分布図
、第３図は同振動体の周方向の変位分布図、第４図は本
発明の第２実施例の超音波モータの断面図、第５図は同
実施例の第１の振動体の径方向の変位分布図、第６図は
同振動体の平第 面図、第７図は本発明の第３実施例の超音波モータの斜
視図、第８図は従来の円環型超音波モータの切り欠き斜
視図、第９図は従来の円板型超音波モータの切り欠き斜
視図、第１０図は超音波モータの動作原理の説明図であ
る。 １６・・・・・・弾性体、１７・・・・・・圧電体、１
８・・・・・・第１の振動体、１９・・・・・・突起２
０・・・・・・弾性体、２１・・・・・・圧電体２２・
・・・・・第２の振動体、２３・・・・・・支持板２４
・・・・・・摩擦材、２５・・・・・・弾性体２６・・
・・・・移動体、２７・・・・・・弾性体２８・・・・
・・圧電体、２９・・・・・・第１の振動体３０・・・
・・・弾性体、３１・・・・・・圧電体３２・・・・・
・第２の振動体、３３・・・・・・突起３４・・・・・
・支持板、３５・・・・・・弾性体３６・・・・・・圧
電体、３７・・・・・・第１の振動体３８・・・・・・
突起、３９・・・・・・弾性体４０・・・・・・圧電体
、４１・・・・・・第２の振動体４２・・・・・・突起
、４３・・・・・・支持具。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名図 第 図 第 図 皐 婆、７旬
Claims (3)
- （１）弾性体と圧電体とから成る撓み振動モードで振動
する第１の振動体と、弾性体と圧電体とから成る撓み振
動モードまたは縦振動モードで振動する第２の振動体と
を、第１の振動体の撓み振動の節部を介して結合し、前
記第１の振動体に撓み振動を励振すると共に、前記第２
の振動体に撓み振動または縦振動を励振し、前記第１の
振動体の撓み振動の１波長おきの節部に設けられた突起
と接触して設置された移動体を駆動し、前記第２の振動
体の振動の節部を介して位置固定したことを特徴とする
超音波モータ。 - （２）第１の振動体として、円環形圧電体と円環形弾性
体とから成る円環形振動体を用い、撓み振動モードとし
て、径方向１次・周方向３次以上の撓み振動モードを用
いるか、もしくは円板形圧電体と円板形弾性体とから成
る円板形振動体を用い、撓み振動モードとして、径方向
２次・周方向３次以上の撓み振動モードを用いたことを
特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。 - （３）第２の振動体として、円環形圧電体と円環形弾性
体とから成る円環形振動体を用いて、撓み振動モードと
して、径方向１次・周方向３次以上の撓み振動モードを
用いるか、もしくは円板形圧電体と円板形弾性体とから
成る円板形振動体を用いて、撓み振動モードとして、径
方向２次・周方向３次以上の撓み振動モードを用い、前
記第２の振動体の振動の振幅の最大点近傍と、前記第１
の振動体の撓み振動の節部を介して２つの振動体を結合
するか、または第２の振動体として、円筒または円柱の
縦振動を用いて、第２の振動体の任意の点と、第１の振
動体の撓み振動の節部を介して２つの振動体を結合した
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 |
|---|---|---|---|
| JP63220936A JP2558830B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220936A JP2558830B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0270277A true JPH0270277A (ja) | 1990-03-09 |
| JP2558830B2 JP2558830B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=16758880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63220936A Expired - Lifetime JP2558830B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558830B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041750A (en) * | 1989-12-15 | 1991-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven apparatus |
| US5097172A (en) * | 1990-07-20 | 1992-03-17 | Sundstrand Data Control, Inc. | Mounting system for transducer |
| US5402030A (en) * | 1989-12-13 | 1995-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven apparatus |
| US6104124A (en) * | 1997-08-01 | 2000-08-15 | Seiko Instruments Inc. | Ultrasonic motor and electronic apparatus and analog timepiece having the ultrasonic motor |
| CN104714684A (zh) * | 2013-12-17 | 2015-06-17 | 现代自动车株式会社 | 车用显示装置 |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP63220936A patent/JP2558830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5041750A (en) * | 1989-12-15 | 1991-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven apparatus |
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