JPH0315279A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH0315279A JPH0315279A JP1053639A JP5363989A JPH0315279A JP H0315279 A JPH0315279 A JP H0315279A JP 1053639 A JP1053639 A JP 1053639A JP 5363989 A JP5363989 A JP 5363989A JP H0315279 A JPH0315279 A JP H0315279A
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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】
[産業上の利用分野コ
本発明はOA機器等に用いられる圧電振動子の超音波振
動を用いたいわゆる超音波モータに関し、特に構造が簡
単な縦一捩り振動子型超音波モータに関する。
動を用いたいわゆる超音波モータに関し、特に構造が簡
単な縦一捩り振動子型超音波モータに関する。
[従来の技術]
第9図は従来の縦一捩り振動子型超音波モータに用いら
れている縦一捩り複合振動子101の構造例の斜視図で
あり、圧電捩り振動子102および圧電縦振動子103
が金属円柱4を介して接合され、さらにこれらの両側に
金属円柱5、および6が接合されている。この場合金属
円柱の代りに金属円筒を用いることができる。
れている縦一捩り複合振動子101の構造例の斜視図で
あり、圧電捩り振動子102および圧電縦振動子103
が金属円柱4を介して接合され、さらにこれらの両側に
金属円柱5、および6が接合されている。この場合金属
円柱の代りに金属円筒を用いることができる。
第10図は第9図に示した縦一捩り複合振動子101を
用いて構戊した超音波モータの構造例を示す斜視図であ
り、縦一捩り複合振動子101の一方の端部の中心部に
少なくとも振動の節点まで達する穴が形或され、その穴
部に穴径よりも細い軸7が挿入され、前記接点で複合振
動子101に固定されて立てられ、軸受け8により回転
自在に支持されたローター9がコイルバネ10およびナ
ット11により前記縦一捩り複合振動子101の端面に
圧接されている。第11図は第9図に示した圧電捩り振
動子の構造例であり、円板状の圧電捩り振動子102は
4個の扇形の圧電セラミックス板112が接合されて構
或されている。各々の扇形の圧電セラミックス板112
は、第12図に示すようにそれぞれ扇の弦の方向に分極
処理が施されており、扇形の圧電セラミックス板112
の上下面に電極を施し、上下電極間に直流電圧を印加す
ると扇形の圧電セラミックス板には板厚と平行なすべり
歪みが発生する。第3図に示すように、4個の扇形の圧
電セラミックス板112が円板状に接合されている場合
、各々の扇形の圧電セラミックス板112に発生したす
べり歪みは合成されて、円板の上下面が捩じれるような
捩り歪みとなる。
用いて構戊した超音波モータの構造例を示す斜視図であ
り、縦一捩り複合振動子101の一方の端部の中心部に
少なくとも振動の節点まで達する穴が形或され、その穴
部に穴径よりも細い軸7が挿入され、前記接点で複合振
動子101に固定されて立てられ、軸受け8により回転
自在に支持されたローター9がコイルバネ10およびナ
ット11により前記縦一捩り複合振動子101の端面に
圧接されている。第11図は第9図に示した圧電捩り振
動子の構造例であり、円板状の圧電捩り振動子102は
4個の扇形の圧電セラミックス板112が接合されて構
或されている。各々の扇形の圧電セラミックス板112
は、第12図に示すようにそれぞれ扇の弦の方向に分極
処理が施されており、扇形の圧電セラミックス板112
の上下面に電極を施し、上下電極間に直流電圧を印加す
ると扇形の圧電セラミックス板には板厚と平行なすべり
歪みが発生する。第3図に示すように、4個の扇形の圧
電セラミックス板112が円板状に接合されている場合
、各々の扇形の圧電セラミックス板112に発生したす
べり歪みは合成されて、円板の上下面が捩じれるような
捩り歪みとなる。
第11図に示した従来の圧電捩り振動子においては、ま
ず第5図に示すように、幅方向に分極処理された圧電セ
ラミックス板113から超音波加工により扇形の圧電セ
ラミックス板を打ち抜いて第12図に示すような扇の弦
の方向に分極された扇形の圧電セラミックス板112を
作り、これを4個接着して円板状に構成するか、第6図
に示すように、厚さ方向に分極された圧電セラミックス
のブロック14から、分極方向が対角線の方向となるよ
うな正四角柱15を切り出し、4本の正四角柱15を分
極方向が閉じたループとなるように重ねて接着し、外周
をパイプ状に研磨した後、円板状に切断するなどしてい
る。
ず第5図に示すように、幅方向に分極処理された圧電セ
ラミックス板113から超音波加工により扇形の圧電セ
ラミックス板を打ち抜いて第12図に示すような扇の弦
の方向に分極された扇形の圧電セラミックス板112を
作り、これを4個接着して円板状に構成するか、第6図
に示すように、厚さ方向に分極された圧電セラミックス
のブロック14から、分極方向が対角線の方向となるよ
うな正四角柱15を切り出し、4本の正四角柱15を分
極方向が閉じたループとなるように重ねて接着し、外周
をパイプ状に研磨した後、円板状に切断するなどしてい
る。
第15図は従来の圧電縦振動子103の一構造例であり
、両面に電極が施され、厚さ方向に分極された圧電セラ
ミックス円板3に電圧を印加し厚さ方向の振動を得るも
のである。低い印加電圧で大きな振動振幅を得るために
、薄い圧電セラミックス円板116を複数個積層して第
16図の113′のように構成する場合もある。
、両面に電極が施され、厚さ方向に分極された圧電セラ
ミックス円板3に電圧を印加し厚さ方向の振動を得るも
のである。低い印加電圧で大きな振動振幅を得るために
、薄い圧電セラミックス円板116を複数個積層して第
16図の113′のように構成する場合もある。
[発明が解決しようとする課題]
第11図に示した従来の圧電捩り振動子112において
は、複数個の圧電セラミックスが接着されて構成されて
いるため、接着による特性のばらつきが大きい。また、
第12図、第13図および第6図に示したように圧電捩
り振動子102を得るための加工が複雑で、コスト的に
も非常に費用がかかるものであった。さらに捩り振動と
縦振動を同09に得ようとした場合は第3図に示した圧
電捩り振動子112と第15図に示した圧電縦振動子1
03を接着して構成するため、やはり接着による特性の
ばらつきと接着コストがかかるという問題があった。
は、複数個の圧電セラミックスが接着されて構成されて
いるため、接着による特性のばらつきが大きい。また、
第12図、第13図および第6図に示したように圧電捩
り振動子102を得るための加工が複雑で、コスト的に
も非常に費用がかかるものであった。さらに捩り振動と
縦振動を同09に得ようとした場合は第3図に示した圧
電捩り振動子112と第15図に示した圧電縦振動子1
03を接着して構成するため、やはり接着による特性の
ばらつきと接着コストがかかるという問題があった。
そこで、本発明の技術的課題は、以上に示した従来の圧
電捩り振動子および縦一捩り複合振動子の欠点を除去し
、加工が簡単で、接着工程のない、ばらつきの少ない圧
電捩り振動子を提供し、さらに同一の圧電素子に縦振動
子を形成した圧電縦一捩り複合振動子を用いた超音波モ
ータを提供することにある。
電捩り振動子および縦一捩り複合振動子の欠点を除去し
、加工が簡単で、接着工程のない、ばらつきの少ない圧
電捩り振動子を提供し、さらに同一の圧電素子に縦振動
子を形成した圧電縦一捩り複合振動子を用いた超音波モ
ータを提供することにある。
また本発明の別の技術的課題は中空状の圧電縦一捩り複
合振動子を用いることにより、中空部を貫通する軸によ
り二つのローターを前記圧電縦一捩り複合振動子の両端
部に圧接した2ローター型の超音波モータを提供するこ
とにある。
合振動子を用いることにより、中空部を貫通する軸によ
り二つのローターを前記圧電縦一捩り複合振動子の両端
部に圧接した2ローター型の超音波モータを提供するこ
とにある。
[課題を解決するための手段]
本発明によれば、中心軸の回りに捩り振動を行う圧電捩
り振動子部と該捩り振動子部に連続して前記中心軸方向
に伸縮振動を行う圧電縦振動子部とを有する複合振動子
と、 前記複合振動子の両端に夫々の一端が接合された一対の
金属材と、前記一対の金属材の少くとも一方の他端に圧
接されるロータとを有し、前記複合振動子は外周面を有
する圧電セラミックスを含み、 前記圧電捩り振動子部は、前記外周面の一部に前記中心
軸に対して交差する方向で交互に配された複数の第1の
斜め電極及び複数の第2の斜め電極を有し、 前記圧電縦振動子部は前記外周面の他部に円周方向に交
互に配された複数の第1の周電極及び複数の第2の周電
極とを有することを特徴とする超音波モータが得られる
。
り振動子部と該捩り振動子部に連続して前記中心軸方向
に伸縮振動を行う圧電縦振動子部とを有する複合振動子
と、 前記複合振動子の両端に夫々の一端が接合された一対の
金属材と、前記一対の金属材の少くとも一方の他端に圧
接されるロータとを有し、前記複合振動子は外周面を有
する圧電セラミックスを含み、 前記圧電捩り振動子部は、前記外周面の一部に前記中心
軸に対して交差する方向で交互に配された複数の第1の
斜め電極及び複数の第2の斜め電極を有し、 前記圧電縦振動子部は前記外周面の他部に円周方向に交
互に配された複数の第1の周電極及び複数の第2の周電
極とを有することを特徴とする超音波モータが得られる
。
[作 用]
本発明に用いる圧電縦一捩り複合振動子は、まず圧電セ
ラミックスの外周面に該圧電セラミックスの長さ方向に
対して好ましくは45°の方向に第1及び第2の斜め電
極を施して二端子とし、つぎにこの第1及び第2の斜め
電極を用いて前記圧電セラミックスに分極方向は前記第
1及び第2の斜め電極の長さ方向と直角な方向に分極処
理を施している。この状態で前記第1及び第2の斜め電
極に電圧を印加すると、電圧の極性が分極時の電圧の極
性と同じ場合は分極の方向に伸び歪みが発生し、電圧の
極性がこの分極時の電圧の極性と逆の場合は分極の方向
に縮み歪みが発生する。分極方向に伸びあるいは縮み歪
みが発生した場合は分極方向と直角な方向にはそれぞれ
これらと反対に縮みあるいは伸び歪みが発生する。以上
の結果として前記圧電セラミックス円柱に捩り変位が発
生する。
ラミックスの外周面に該圧電セラミックスの長さ方向に
対して好ましくは45°の方向に第1及び第2の斜め電
極を施して二端子とし、つぎにこの第1及び第2の斜め
電極を用いて前記圧電セラミックスに分極方向は前記第
1及び第2の斜め電極の長さ方向と直角な方向に分極処
理を施している。この状態で前記第1及び第2の斜め電
極に電圧を印加すると、電圧の極性が分極時の電圧の極
性と同じ場合は分極の方向に伸び歪みが発生し、電圧の
極性がこの分極時の電圧の極性と逆の場合は分極の方向
に縮み歪みが発生する。分極方向に伸びあるいは縮み歪
みが発生した場合は分極方向と直角な方向にはそれぞれ
これらと反対に縮みあるいは伸び歪みが発生する。以上
の結果として前記圧電セラミックス円柱に捩り変位が発
生する。
さらに本発明に用いる圧電縦一捩り複合振動子において
は、圧電セラミックスの外周面に該円柱の円周方向に第
1及び第2の周電極を施して二端子とし、つぎにこの第
1及び第2の周電極を用いて前記圧電セラミックスに前
記第1及び第2の電極の長さ方向と直角な方向即ち圧電
セラミックスの長さ方向に分極処理を施している。この
状態で前記第1及び第2の周電極に電圧を印加すると、
電圧の極性が分極時の電圧の極性と同じ場合は分極の方
向に伸び歪みが発生し、電圧の極性が分極時の電圧の極
性と逆の場合は分極の方向に縮み歪みが発生する。即ち
圧電セラミックスの長さ方向の伸縮変位を発生する。
は、圧電セラミックスの外周面に該円柱の円周方向に第
1及び第2の周電極を施して二端子とし、つぎにこの第
1及び第2の周電極を用いて前記圧電セラミックスに前
記第1及び第2の電極の長さ方向と直角な方向即ち圧電
セラミックスの長さ方向に分極処理を施している。この
状態で前記第1及び第2の周電極に電圧を印加すると、
電圧の極性が分極時の電圧の極性と同じ場合は分極の方
向に伸び歪みが発生し、電圧の極性が分極時の電圧の極
性と逆の場合は分極の方向に縮み歪みが発生する。即ち
圧電セラミックスの長さ方向の伸縮変位を発生する。
このような圧電縦一捩り複合振動子の両端にこの振動子
の中心軸と直交する方向での断面が同形の金属材を接合
し、更に、少くとも一端にローターを圧接することによ
り、この圧電縦一捩り複合振動子両端の金属材の中心軸
面内に沿う面内で捩り振動と伸縮振動との合成された複
合振動をローターの回転振動に変換することができる。
の中心軸と直交する方向での断面が同形の金属材を接合
し、更に、少くとも一端にローターを圧接することによ
り、この圧電縦一捩り複合振動子両端の金属材の中心軸
面内に沿う面内で捩り振動と伸縮振動との合成された複
合振動をローターの回転振動に変換することができる。
[実施例]
以下本発明の実施例について図面を用いて詳しく説明す
る。
る。
実施例1
第1図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータの構
造を示す斜視図である。第4図に示す圧電縦一捩り複合
振動子1の両側に金属円柱5、および6を接合してラン
ジュバン型縦一捩り振動子とし、このランジュバン型縦
一捩り振動子の一方の端面に第10図の場合と同様な方
法で軸7が、ランジュバン型振動子の振動の節点に固定
され、軸受8により回転自在に支持されたローター9が
スプリング10を介してナット1lによりランジュバン
型縦一捩り振動子の゛一方の端面に圧接されて構成され
ている。
造を示す斜視図である。第4図に示す圧電縦一捩り複合
振動子1の両側に金属円柱5、および6を接合してラン
ジュバン型縦一捩り振動子とし、このランジュバン型縦
一捩り振動子の一方の端面に第10図の場合と同様な方
法で軸7が、ランジュバン型振動子の振動の節点に固定
され、軸受8により回転自在に支持されたローター9が
スプリング10を介してナット1lによりランジュバン
型縦一捩り振動子の゛一方の端面に圧接されて構成され
ている。
第2図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータに用
いる圧電縦一捩り複合振動子の動作原理の説明図である
。第2図(a)において、圧電セラミックス板17の一
方の面には互いに交差する複数個の第1及び第2の交差
電極18.19が形成され、それぞれ一つおきに第1及
び第2の共通電極18’ 19’ に接続され、交
差指電極を形成している。第2図(b)において破線の
矢印はこのような交差指電極を用いて分極処理を施した
ときの分極の向きを示しており、第2図(c) . (
d)は第2図(b)のように分極処理された圧電セラミ
ックス板17に直流電圧を印加した場合に発生する歪み
の状態を示しており、実線の矢印は電界の向きを示して
いる。第2図(C)に示すように、電圧の極性が分極時
の電圧の極性と同じ場合は分極の方向に伸び歪みが発生
し、一方、第2図(d)に示すように電圧の極性が分極
時の電圧の極性と逆の場合は分極の方向に縮み歪みが発
生する。
いる圧電縦一捩り複合振動子の動作原理の説明図である
。第2図(a)において、圧電セラミックス板17の一
方の面には互いに交差する複数個の第1及び第2の交差
電極18.19が形成され、それぞれ一つおきに第1及
び第2の共通電極18’ 19’ に接続され、交
差指電極を形成している。第2図(b)において破線の
矢印はこのような交差指電極を用いて分極処理を施した
ときの分極の向きを示しており、第2図(c) . (
d)は第2図(b)のように分極処理された圧電セラミ
ックス板17に直流電圧を印加した場合に発生する歪み
の状態を示しており、実線の矢印は電界の向きを示して
いる。第2図(C)に示すように、電圧の極性が分極時
の電圧の極性と同じ場合は分極の方向に伸び歪みが発生
し、一方、第2図(d)に示すように電圧の極性が分極
時の電圧の極性と逆の場合は分極の方向に縮み歪みが発
生する。
第3図は圧電セラミックス円柱20の両端面が図の実線
の矢印のように捩じれている場合に、円柱20の外周面
に発生する歪みの状態を示しており、円柱20の軸方向
に対して45゜の角度の方向で、しかも捩じれの破線で
示す矢印の向きに伸び縮みが発生し、これと一点鎖線の
矢印で示す直角な方向に縮み歪みが発生している。第3
図は圧電セラミックス固柱を用いたが、■筒を用いた場
合も同様に伸縮一捩じり歪みを励起することができる。
の矢印のように捩じれている場合に、円柱20の外周面
に発生する歪みの状態を示しており、円柱20の軸方向
に対して45゜の角度の方向で、しかも捩じれの破線で
示す矢印の向きに伸び縮みが発生し、これと一点鎖線の
矢印で示す直角な方向に縮み歪みが発生している。第3
図は圧電セラミックス固柱を用いたが、■筒を用いた場
合も同様に伸縮一捩じり歪みを励起することができる。
従って圧電セラミックス20の外周面に、第2図に示し
たような第1及び第2の交差指電極を第3図に示すよう
に交差指の方向が圧電セラミックス20の長さ方向に対
して45@の魚度となるように形成し、この第1及び第
2の交差指電極を用いて分極処理を行い、同じ交差指電
極に直流電圧を印加すると、電圧の極性が分極時の電圧
の極性と同じ場合に圧電セラミックス20は一方向に捩
じれ、電圧の極性が分極時の電圧の極性と逆の場合は逆
方向に捩じれる。
たような第1及び第2の交差指電極を第3図に示すよう
に交差指の方向が圧電セラミックス20の長さ方向に対
して45@の魚度となるように形成し、この第1及び第
2の交差指電極を用いて分極処理を行い、同じ交差指電
極に直流電圧を印加すると、電圧の極性が分極時の電圧
の極性と同じ場合に圧電セラミックス20は一方向に捩
じれ、電圧の極性が分極時の電圧の極性と逆の場合は逆
方向に捩じれる。
さらに圧電セラミックス20の外周面に、第2図に示し
たような第1及び第2の交差指電極を交差指の方向が圧
電セラミックス20の円周方向と平行に形成し、この第
1及び第2の交差指電極を用いて分極処理を行い、同じ
交差指電極に直流電圧を印加すると、電圧の極性が分極
時の電圧の極性と同じ場合に圧電セラミックスは長さ方
向に伸び、電圧の極性が分極時の電圧の極性と逆の場合
は逆に長さ方向に縮む。
たような第1及び第2の交差指電極を交差指の方向が圧
電セラミックス20の円周方向と平行に形成し、この第
1及び第2の交差指電極を用いて分極処理を行い、同じ
交差指電極に直流電圧を印加すると、電圧の極性が分極
時の電圧の極性と同じ場合に圧電セラミックスは長さ方
向に伸び、電圧の極性が分極時の電圧の極性と逆の場合
は逆に長さ方向に縮む。
第4図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータに用
いられる圧電縦一捩り複合振動子の一実施例を示す斜視
図である。この図において、リング状圧電セラミックス
1の略半分の部分の外周面に長さ方向に対して45″の
角度となるように、互いに交差する複数の第1及び第2
の斜め電極22および23が形威され、それぞれ第1及
び第2の共通電極22′および23′に接続されて圧電
捩り振動部が構成されている。さらに残りの略半分の部
分の外周面に円周方向と平行に互いに交差する複数の第
1及び第2の周電極24及び25が形成され、それぞれ
図中で同じ番号の電極が第3及び第4の共通電極24′
及び25′により電気的に接続されている。第4図にお
いて、第1及び第2の共通電極22′および23′間に
直流高電圧を印加して分極処理を施した後、この複合振
動子の共振周波数に等しい周波数の交流電圧を印加すれ
ばリング状圧電セラミックス1は両端部が捩じれるよう
に共振する。同様にして第1及び第2の周電極24およ
び25間に直流高電圧を印加して分極処理を施した後、
上記捩りの共振周波数に等しい交流電圧を印加すればリ
ング状圧電セラミックス1は捩りの共振周波数でこのリ
ング状圧電セラミックスの長さ方向に振動(以下縦振動
と呼ぶ)する。縦振動に対しては共振周波数と異なった
周波数となるため、縦方向の振動振幅は共振時の振幅よ
りかなり小さくなるが実用的には充分な振幅が得られる
。
いられる圧電縦一捩り複合振動子の一実施例を示す斜視
図である。この図において、リング状圧電セラミックス
1の略半分の部分の外周面に長さ方向に対して45″の
角度となるように、互いに交差する複数の第1及び第2
の斜め電極22および23が形威され、それぞれ第1及
び第2の共通電極22′および23′に接続されて圧電
捩り振動部が構成されている。さらに残りの略半分の部
分の外周面に円周方向と平行に互いに交差する複数の第
1及び第2の周電極24及び25が形成され、それぞれ
図中で同じ番号の電極が第3及び第4の共通電極24′
及び25′により電気的に接続されている。第4図にお
いて、第1及び第2の共通電極22′および23′間に
直流高電圧を印加して分極処理を施した後、この複合振
動子の共振周波数に等しい周波数の交流電圧を印加すれ
ばリング状圧電セラミックス1は両端部が捩じれるよう
に共振する。同様にして第1及び第2の周電極24およ
び25間に直流高電圧を印加して分極処理を施した後、
上記捩りの共振周波数に等しい交流電圧を印加すればリ
ング状圧電セラミックス1は捩りの共振周波数でこのリ
ング状圧電セラミックスの長さ方向に振動(以下縦振動
と呼ぶ)する。縦振動に対しては共振周波数と異なった
周波数となるため、縦方向の振動振幅は共振時の振幅よ
りかなり小さくなるが実用的には充分な振幅が得られる
。
実施例2
第5図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータの構
造例の斜視図であり、円筒状ランジュバン型圧電縦一捩
り複合振動子の中空部に軸26を貫通させ、軸26の両
端部に軸受8,8′により回転自在に支持されたロータ
ー9,9′がスプリング10.10’ を介してナット
11.11’ によりランジュバン型縦一捩り振動子の
端面に圧接されて構成されている。
造例の斜視図であり、円筒状ランジュバン型圧電縦一捩
り複合振動子の中空部に軸26を貫通させ、軸26の両
端部に軸受8,8′により回転自在に支持されたロータ
ー9,9′がスプリング10.10’ を介してナット
11.11’ によりランジュバン型縦一捩り振動子の
端面に圧接されて構成されている。
第6図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータに用
いられるパイプ状ランジュバン型圧電縦−捩り複合振動
子の一構造例を示す斜視図である。
いられるパイプ状ランジュバン型圧電縦−捩り複合振動
子の一構造例を示す斜視図である。
この図において、第4図に示した圧電縦一捩り複合振動
子1の両側に金属パイプ5′ および6′を接合して構
成されている。圧電縦一捩り複合振動子1の位置は図に
示したように、捩り振動子の部分の中心がランジュバン
型振動子2の全長Dのほぼl/4の位置に配置する。こ
の場合、ランジュバン型振動子の振動状態は第7図に示
すようになる。すなわち、捩り振動に対しては、捩り振
動子の部分の中心がランジュバン型振動子の全長gのほ
ぼl/4の位置に配置されているため、ランジュバン型
振動子の全長gのほぼl/4の位置が振動の節となるよ
うな振動モードで共振する。
子1の両側に金属パイプ5′ および6′を接合して構
成されている。圧電縦一捩り複合振動子1の位置は図に
示したように、捩り振動子の部分の中心がランジュバン
型振動子2の全長Dのほぼl/4の位置に配置する。こ
の場合、ランジュバン型振動子の振動状態は第7図に示
すようになる。すなわち、捩り振動に対しては、捩り振
動子の部分の中心がランジュバン型振動子の全長gのほ
ぼl/4の位置に配置されているため、ランジュバン型
振動子の全長gのほぼl/4の位置が振動の節となるよ
うな振動モードで共振する。
第7図から分かるように、ランジュバン型振動子の両端
部は同じ向きに捩じれる。また、縦振動に対しては、印
加電圧の周波数を捩りの共振周波数と同じ周波数とする
と、ランジュバン型振動子の両端部は振りの共振と同期
して長さ方向の伸縮振動をする。したがって、捩り振動
の振幅が大きくなるタイミングに伸び振動が最大となる
ように二つの印加電圧の位相を調節すると、ランジュバ
ン型縦一捩り振動子の両端部に楕円振動が発生する。こ
の場合に一方の印加電圧の位相を180’変化させると
楕円振動の向きが逆転する。
部は同じ向きに捩じれる。また、縦振動に対しては、印
加電圧の周波数を捩りの共振周波数と同じ周波数とする
と、ランジュバン型振動子の両端部は振りの共振と同期
して長さ方向の伸縮振動をする。したがって、捩り振動
の振幅が大きくなるタイミングに伸び振動が最大となる
ように二つの印加電圧の位相を調節すると、ランジュバ
ン型縦一捩り振動子の両端部に楕円振動が発生する。こ
の場合に一方の印加電圧の位相を180’変化させると
楕円振動の向きが逆転する。
第8図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータに用
いられているバイブ状ランジュバン型圧電縦一捩り複合
振動子の他の構造例を示す斜視図であり、第4図に示し
た圧電捩り振動子1の中空部にパイプ状のボルト28を
貫通させ、この両側にネジの切られた金属バイプ5’
.6’を締め付けて構成されている。第8図においても
捩り振動子21の位置をランジュバン型振動子の全長g
のほぼ1/4の位置に配置すると第5図及び第6図のラ
ンジュバン型振動子の場合と同様な原理で振動する。
いられているバイブ状ランジュバン型圧電縦一捩り複合
振動子の他の構造例を示す斜視図であり、第4図に示し
た圧電捩り振動子1の中空部にパイプ状のボルト28を
貫通させ、この両側にネジの切られた金属バイプ5’
.6’を締め付けて構成されている。第8図においても
捩り振動子21の位置をランジュバン型振動子の全長g
のほぼ1/4の位置に配置すると第5図及び第6図のラ
ンジュバン型振動子の場合と同様な原理で振動する。
以上、本発明の第2の実施例に係る超音波モータにおい
ては、ランジュバン型縦一捩り振動子は捩り振動の共振
の節の位置となる両端部から1/4の位置をリング状の
支持枠27、27″で支持固定することが可能で安定な
支持が可能となる。
ては、ランジュバン型縦一捩り振動子は捩り振動の共振
の節の位置となる両端部から1/4の位置をリング状の
支持枠27、27″で支持固定することが可能で安定な
支持が可能となる。
[発明の効果コ
以上示したように本発明よれば、超音波モータ用圧電縦
振動子および捩り振動子として通常一般的に適用されて
いるブレス戊型技術により容易に製造することが可能な
圧電セラミックス円柱を用いて、これらの外周面にこれ
も一般的な技術である電極印刷を施した一体形状の圧電
捩り振動子および圧電縦振動子を用いているので製造が
容易で、接着工程や複雑な加工工程による特性のばらつ
きの少ない超音波モータが得られる。
振動子および捩り振動子として通常一般的に適用されて
いるブレス戊型技術により容易に製造することが可能な
圧電セラミックス円柱を用いて、これらの外周面にこれ
も一般的な技術である電極印刷を施した一体形状の圧電
捩り振動子および圧電縦振動子を用いているので製造が
容易で、接着工程や複雑な加工工程による特性のばらつ
きの少ない超音波モータが得られる。
また、本発明において、パイプ形状の圧電縦捩り複合振
動子を用いると、中空部に軸を貫通させ、二つのロータ
ーを同時に回転させる方式の超音波モータが丈現でき、
ローター間の距離よりも幅の広い大きな物体を効率良く
駆動させることができる。
動子を用いると、中空部に軸を貫通させ、二つのロータ
ーを同時に回転させる方式の超音波モータが丈現でき、
ローター間の距離よりも幅の広い大きな物体を効率良く
駆動させることができる。
以上、この圧電縦一捩り複合振動子を用いて超音波モー
タを構成すれば構造が簡単で、特性のばらつきの少ない
超音波モータが得られ、実用的な効果が大きい。
タを構成すれば構造が簡単で、特性のばらつきの少ない
超音波モータが得られ、実用的な効果が大きい。
第1図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータの構
造例を示す斜視図、第2図は交差指電極を用いて分極お
よび電圧印加を行った場合の歪みの発生状態の説明図、
第3図は圧電セラミックス円柱を捩ったときの歪みの発
生状態の説明図、黄4図は本発明の圧電縦一捩り複合振
動子の実施例の構造を示す斜視図、第5図は本発明の第
2の実施例に係る超音波モータの構造例を示す斜睨図、
第6図は本発明の超音波モータに用いられるパイプ状ラ
ンジュバン振動子の構造例を示す斜視図、第7図は捩り
変位の相対的な大きさを示しており、第8図は本発明の
超音波モータに用いられるパイプ状ランジュバン振動子
の他の構造例を示す斜視図、第9図は従来の縦一捩りラ
ンジュバン型振動子の構造を示す斜視図、第10図は従
来の縦一捩り型超音波モータの構造を示す斜視図、第1
1図は従来の捩り振動子の構造を示す斜視図、第12図
および第13図は従来の捩り振動子の製造工程の説明図
、第14図は従来の捩り振動子の製造工程の説明図、第
15図は従来の縦振動子の構造を示す斜視図、第16図
は従来の縦振動子の他の構造を示す斜視図である。 図中、1:圧電縦一捩り複合振動子、5,5′6.6’
:金属円柱、7:軸、8:軸受、9.9:ローター
10.10’ :スプリング、11,11′ :ナ
ット、17:圧電セラミックス薄板、18,19:交差
指電極、18’ ,19’ :共通電極、20:円柱
状弾性体、20′ :リング状圧電セラミックス、22
.23゛:捩り振動子用交差指電極、22’ ,23’
,24’ ,25’ :共通電極、24,25:縦
振動子用交差指電極、26:軸、27.27’ :支
持枠、28:パイプ状ボルト、2つ:圧電捩り振動子部
、30:圧電縦振動部、101:圧電縦一捩り複合振動
子、102:圧電捩り振動子、103;圧電縦振動子、
112:扇型圧電セラミックス板、113,114:圧
電セラミックス板、115:圧電セラミックス板角柱、
116;圧電セラミックス円板である。 第1図 第4図 第8図 第9図 10I 第12図 第13図 手続補正書(自発) 平成1年6月6日
造例を示す斜視図、第2図は交差指電極を用いて分極お
よび電圧印加を行った場合の歪みの発生状態の説明図、
第3図は圧電セラミックス円柱を捩ったときの歪みの発
生状態の説明図、黄4図は本発明の圧電縦一捩り複合振
動子の実施例の構造を示す斜視図、第5図は本発明の第
2の実施例に係る超音波モータの構造例を示す斜睨図、
第6図は本発明の超音波モータに用いられるパイプ状ラ
ンジュバン振動子の構造例を示す斜視図、第7図は捩り
変位の相対的な大きさを示しており、第8図は本発明の
超音波モータに用いられるパイプ状ランジュバン振動子
の他の構造例を示す斜視図、第9図は従来の縦一捩りラ
ンジュバン型振動子の構造を示す斜視図、第10図は従
来の縦一捩り型超音波モータの構造を示す斜視図、第1
1図は従来の捩り振動子の構造を示す斜視図、第12図
および第13図は従来の捩り振動子の製造工程の説明図
、第14図は従来の捩り振動子の製造工程の説明図、第
15図は従来の縦振動子の構造を示す斜視図、第16図
は従来の縦振動子の他の構造を示す斜視図である。 図中、1:圧電縦一捩り複合振動子、5,5′6.6’
:金属円柱、7:軸、8:軸受、9.9:ローター
10.10’ :スプリング、11,11′ :ナ
ット、17:圧電セラミックス薄板、18,19:交差
指電極、18’ ,19’ :共通電極、20:円柱
状弾性体、20′ :リング状圧電セラミックス、22
.23゛:捩り振動子用交差指電極、22’ ,23’
,24’ ,25’ :共通電極、24,25:縦
振動子用交差指電極、26:軸、27.27’ :支
持枠、28:パイプ状ボルト、2つ:圧電捩り振動子部
、30:圧電縦振動部、101:圧電縦一捩り複合振動
子、102:圧電捩り振動子、103;圧電縦振動子、
112:扇型圧電セラミックス板、113,114:圧
電セラミックス板、115:圧電セラミックス板角柱、
116;圧電セラミックス円板である。 第1図 第4図 第8図 第9図 10I 第12図 第13図 手続補正書(自発) 平成1年6月6日
Claims (1)
- 1. 中心軸の回りに捩り振動を行う圧電捩り振動子部
と該捩り振動子部に連続して前記中心軸方向に伸縮振動
を行う圧電縦振動子部とを有する複合振動子と、前記複
合振動子の両端に夫々の一端が接合された一対の金属材
と、前記一対の金属材の少くとも一方の他端に圧接され
るロータとを有し、 前記複合振動子は外周面を有する圧電セラミックスを含
み、 前記圧電捩り振動子部は、前記外周面の一部に前記中心
軸に対して交差する方向で交互に配された複数の第1の
斜め電極及び複数の第2の斜め電極を有し、前記圧電縦
振動子部は前記外周面の他部に円周方向に交互に配され
た複数の第1の周電極及び複数の第2の周電極とを有す
ることを特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1053639A JP2729828B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1053639A JP2729828B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 超音波モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0315279A true JPH0315279A (ja) | 1991-01-23 |
JP2729828B2 JP2729828B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=12948476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1053639A Expired - Lifetime JP2729828B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 超音波モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2729828B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5723935A (en) * | 1994-08-01 | 1998-03-03 | Nikon Corporation | Vibration driven motor |
US5777424A (en) * | 1995-01-06 | 1998-07-07 | Nikon Corporation | Vibration actuator |
US20160297160A1 (en) * | 2013-12-03 | 2016-10-13 | Johannes Bohnert | Pressing device |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP1053639A patent/JP2729828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5723935A (en) * | 1994-08-01 | 1998-03-03 | Nikon Corporation | Vibration driven motor |
US5777424A (en) * | 1995-01-06 | 1998-07-07 | Nikon Corporation | Vibration actuator |
US20160297160A1 (en) * | 2013-12-03 | 2016-10-13 | Johannes Bohnert | Pressing device |
US10766219B2 (en) * | 2013-12-03 | 2020-09-08 | Johannes Bohnert | Pressing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2729828B2 (ja) | 1998-03-18 |
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Legal Events
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