JPH0284079A - 振動波モータ - 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、振動体に発生させた進行性振動波により振動
体と該振動体に接触した部材を相対運動させる振動波モ
ータに係り、詳しくは振動体を固定部材に対し振動を防
げることなく支持固定する支持装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

進行性振動波を利用した振動波モータは最近実用化され
つつあり、その原理的概要は下記のようなものである。

全周長が成る長さλの整数倍であるような弾性材料製の
リング状の振動体の片面に、周方向に配列された二群の
複数個の圧電素子（以下Ａ圧電素子群、Ｂ圧電素子群と
称す）を固着したものをステータとする。これら圧電素
子は各Ａ、Ｂ群内ではλ／２のピッチにて且つ交互に逆
の伸縮性となるように配列されており、また両Ａ、Ｂ群
間にはλ／４の奇数倍のずれがあるように配置されてい
る。圧電素子の両Ａ、Ｂ群には夫々電極膜が施されてい
る。いずれかの−群、例えばＡ群のみに交流電圧を印加
すれば、上記振動体には、該Ａ群の各圧電素子の中央点
およびそこからλ／２お籾の点が腹の位置、また該腹の
位置間の中央点が節の位置であるような曲げ１辰動であ
る面外振動の定在波［（波長λ）、以下定在波Ａと称す
］が該振動板の全周に亘つて発生する。そして、Ｂ群の
みに交流電圧を印加すれば、同様に定在波（以下定在波
Ｂと称す）が生ずるが、その腹および節の位置は前記定
在波Ａに対してλ／４ずれたものとなる０両Ａ、　　Ｂ
群に、周波数が同じで且つ時間的位相差がπ／４の交流
電圧を同時に印加すると、両者の定在波の合成の結果、
振動体には周方向に進行する曲げ振動の進行波（波長λ
）が発生し、このとき、厚みを有する上記振動体の他面
上の各点は一種の楕円運動をする。よって、振動体の該
他面にロータとしてリング状穆動体を加圧接触させてお
けば、該移動体は振動体から周方向の摩擦力を受け、回
転駆動される。その回転方向は、両Ａ、Ｂ圧電素子群に
印加する交流電圧の位相差を正負に切変えることにより
、反転できる０以上がこの種の振動波モータの原理的概
要である。

一方、進行性振動波モータの支持は、振動体内に変位し
ない点、即ち振動の節がないため、振動体の固定が難し
く、振動体をフェルト等の柔軟な部材を介して固定部材
に固定している。

また、特開昭ａｏ−ｂａｔａ３号のように、振動体に補
助振動子を設は支持する構造も提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来のようにフェルト等を使用する支持構
造では、振動体の正確な位置決めができず、また経年変
化等により振動絶縁効果が劣化する等の欠点があるうえ
、さらにロータの加圧力に対する支持はできるが、駆動
力の反力を支えることはほとんどできないため、駆動反
力に対しては特開昭６２−２１３５８５号に開示される
ような別の部材を必要とした。

また、特開昭６０−９６１８３号に示されるような補助
振動子を用いる支持構造は、固定部が完全な固定端とな
り得ないため、振動が固定部材へ伝搬したり、振動体の
振動を乱したりする他、補助振動子が、振動体の進行波
の進行方向に対し直角方向に一定の長さを必要とするた
め、大きな空間を占め、モータ全体の容積が大きくなる
という欠点があった。

本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、振動
体を固定部材に対して簡単な構造で大型化することなく
支持でき、しかも振動体の振動を妨げることなく支持で
きる振動波モータの支持装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的を達成するための要旨とするところは、電
気−機成エネルギー変換素子に交流電圧を印加すること
によって、振動体に波長λの進行性振動波を生ぜじめ、
以て該振動体と該振動体に加圧接触した部材を相対運動
させるようにした振動波モータにおいて、進行性振動波
の進行方向に沿って、該振動体にλ／２＋ｎλ（ｎは零
を含む整数）に相当長の間隔を有する２点間に跨がるよ
うにして少なくとも１つの跨体を結合し、該跨体の該結
合２点間中央位置で該跨体を固定部材に結合するように
したことを特徴とする振動波モータの支持装置にある。

〔作　用〕

上記した構成の振動波モータの支持装置は、振動体の進
行波の進行方向に沿って配設し、振動体と跨体とを（λ
／２＋ｎλ）の間隔をもった２点で結合することによっ
て、跨体の前記結合点間の中点に於て全く変位しない点
を設け、この無（不）変位点と固定部材を連結すること
により、振動体の振動が固定部材に伝搬したり、振動体
の振動を乱すことなく振動体を確実に支持することがで
きるようにしたものである。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図は本発明による振動波モータの支持装置の実施例
１を示す斜視図である。

本実施例はリング状撮動波モータの支持装置である。

１は波長λの進行波で振動するリング状の振動体で、上
面に不図示の移動体が加圧接触されている。

２０は振動体１を固定部材５に支持固定する支持装置で
、本実施例では振動体１の外周部に周方向に沿って３組
設けている。

この支持装置２０は、長さλ／２を有する棒状の環部２
の両端及び長さ方向中央に、振動体１の外周部に結合さ
れる一対の結合軸３．３゛と固定部材５に回転自在に嵌
合する支点軸４とを同一軸線上に設けたもので、結合軸
３．３゛及び支点軸４の各軸線は互いに平行で、環部２
の軸線に対し夫々直交している。

すなわち、第２図Ａ、Ｂに示すように、振動体１が波長
λて振動した場合、振動体１の振動方向において、λ／
２の距離を隔てた２点の位置に結合している結合軸３．
３′は上下に振動し、環部２は振幅θの回転振動をして
いるが、結合軸３，３°の中点は全く変位しない。した
がって、この中点の位置に支点軸４を設け、この支点軸
４を固定部材５に回転自在に嵌合することにより、環部
２の回転を許容して振動体１の振動を妨げることなく振
動体１の周方向、上下方向並びに水平方向の移動を規制
する。この場合、環部２が受ける回転振動力の振動数は
振動波モータの駆動周波数となるが、この環部２の曲げ
撮動の基本モード周波数を駆動周波数以上にすると、環
部２の回転振動は剛体運動に近くなる。したがって、環
部２が曲げ振動を起こし、それによる応力が支点軸４に
かかるようなことがない。

実施例２ 第３図は実施例２を示す０本実施例は結合軸３．３゛の
間隔を３λ／２としたもので、環部２の回転角θが間隔
λ／２の時に比べて小さくなる。

従って結合軸３．３゛および支点軸４にかかるねじり応
力を小さくすることができ、固定部材５へ伝搬する振動
エネルギを小さくし、振動体１の振動への外乱も小さく
することができる。

これは結合軸３，３°の間隔（λ／２＋ｎλ）のｎ（整
数）を大きくする程良いが、間隔を大きくすると環部２
の振動数が低くなるという欠点が大きくなり、実用上Ｏ
≦ｎ≦３程度が適当である。

また、振動体１の曲げ中立面は振動体中量も変位の少な
い位置であるので、結合軸３．３゛は、第２図、第３図
に示す如く中立面上に設けるのが最適である。

第４図は支持装置２０の一例を示す分解斜視図で、環部
２は平板状に形成され、距離λ／２隔てて両端部に結合
軸３．３°の一端部が嵌合する軸孔７，７°が穿設され
、また該軸孔７，７°の中間位置に支点軸４の一端部が
嵌合する軸孔８が穿設されている。

一方、振動体１には結合軸３．３°の他端部が嵌合する
軸孔６．６°が穿設され、また固定部材５には支点軸４
の他端部が嵌合する軸孔９が穿設されている。結合軸３
，３°と軸孔６，６”の嵌合、あるいは環部２の軸孔７
．７°との嵌合をゆるく、自由に回転できるようにする
と、支点軸４にねじり力がかからなくなり、より振動伝
搬が少なくなる。これは支点軸４と軸孔８、又は軸孔９
との嵌合にも同じことがいえる。

なお、結合軸３．３°および支点４を第５図第６図、第
７図に示すような放射状断面を有する形状にすると、ね
じれ応力の吸収性が良くなる。

すなわち、このような形状は曲げに対しては剛性が高い
ため、ロータの加圧力および駆動反力に対して確実に支
持し、またねじれ剛性は低いため、ねじれを吸収できる
。すべりによる吸収ではないため、振動エネルギの損失
も少なく、モータの効率を損なうことがない。

また結合軸は第４図のようなビン形状と第５図のような
放射形状を組合わせても良い。

さらに第１図の実施例１ではリング状の振動体１の外側
から振動体１を支持しているが内側からでも良い。

実施例３ 第８図は実施例３を示す。

本実施例は、１本の棒状部材を用い、環部２の両端に結
合軸３，３°を折曲形成し、環部２を固定部材５に穿設
した軸孔５′に貫通し、環部２の中央位置で固定するよ
うにしたもので、部品を少なくし、製作容易な構造とし
ている。

尚以上の実施例は振励体は固定され、移動体が進行性振
動波に応じて移動される例であったが、たとえば平板状
の支持部材（不図示）上に振動体（不図示）を加圧接触
し、振動体上に発生した進行性振動波によって振動させ
るように構成しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように本発明によれば、振動体の振動
エネルギを損なうことなく、確実に支持することができ
、振動波モータの効率を上げることができる。

また、支持構造が大きくならず、モータ全体をコンパク
トにできる。

さらに駆動用の振動モード以外の振動が発生した場合は
、この支持構造に大きな応力がかかるため、駆動用のモ
ード以外の振動は発生しにくいことから、可聴音等が抑
えられ、静かな駆動ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動波モータの支持装置の実施例
１を示す概略斜視図、第２図Ａは振動状態を示す斜視図
、第２図Ｂは実施例１の支持装置を振動体内側から見た
図、第３図は実施例２を示し、支持装置を振動体内側か
ら見た図、Ｍ４図は支持装置の具体的構成の一例を示す
分解斜視図、第５図乃至第７図は結合軸（支点軸）の他
の実施例を示す斜視図、第８図は実施例３の斜視図であ
る。 １・・・振動体 ３．３°・・・結合軸 ５・・・固定部材 ２・・・環部 ４・・・支点軸 ２０・・・支持装置 第　１　図 第２図Ａ 他４名 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧を印加す
   ることによって、振動体に波長λの進行性振動波を生ぜ
   じめ、以て該振動体と該振動体に加圧接触した部材を相
   対運動させるようにした振動波モータにおいて、 進行性振動波の進行方向に沿って、該振動 体にλ／２＋ｎλ（ｎは零を含む整数）に相当長の間隔
   を有する２点間に跨がるようにして少なくとも１つの跨
   体を結合し、該跨体の該結合２点間中央位置で該跨体を
   固定部材に結合するようにしたことを特徴とする振動波 モータの支持装置。 ２　前記跨体の最低次曲げ振動周波数を前記振動体の駆
   動周波数よりも高くしたことを特徴とする請求項１に記
   載の振動波モータの支持装置。 ３　前記跨体の前記振動体に対する結合点は、該振動体
   の中立面に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の振動波モータの支持装置。 ４　前記跨体と前記振動体との結合部位は回転自在に結
   合していることを特徴とする請求項１，２又は３に記載
   の振動波モータの支持装置。 ５　前記跨体と前記固定部材との結合部位は回転自在に
   結合していることを特徴とする請求項１，２，３又は４
   に記載の振動波モータの支持装置。