JPH0522963A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH0522963A JPH0522963A JP3197391A JP19739191A JPH0522963A JP H0522963 A JPH0522963 A JP H0522963A JP 3197391 A JP3197391 A JP 3197391A JP 19739191 A JP19739191 A JP 19739191A JP H0522963 A JPH0522963 A JP H0522963A
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- ultrasonic motor
- hollow cylinder
- voltage
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 回転がスムーズで回転変換効率の良い縦−捩
り複合振動子あるいは捩り−拡がり複合振動子を用いた
超音波モータを提供する。 【構成】 径方向および軸方向のいずれか一方向に伸縮
振動を行う伸縮振動部を夫々設けた圧電複合振動子２０
又は，圧電セラミックス中空円柱の両端面が楕円運動振
動を行う屈曲振動子３０（又は４０）と，これらの両端
部に設けられた耐摩耗性部材層２７，２７′と，これに
夫々圧接された一対のローター２８，２８´とを備えた
超音波モータにおいて，前記圧電複合振動子２０又は屈
曲振動子３０（又は４０）の両端部から挿入され，前記
一対のロータ２８，２８´を回転可能に支持する第１及
び第２のシャフト２９，２９´と，前記圧電複合振動子
内で前記第１のシャフト２９と前記第２のシャフト２９
´とを連結する弾性体からなるカップリング部材５１と
を備えている。
り複合振動子あるいは捩り−拡がり複合振動子を用いた
超音波モータを提供する。 【構成】 径方向および軸方向のいずれか一方向に伸縮
振動を行う伸縮振動部を夫々設けた圧電複合振動子２０
又は，圧電セラミックス中空円柱の両端面が楕円運動振
動を行う屈曲振動子３０（又は４０）と，これらの両端
部に設けられた耐摩耗性部材層２７，２７′と，これに
夫々圧接された一対のローター２８，２８´とを備えた
超音波モータにおいて，前記圧電複合振動子２０又は屈
曲振動子３０（又は４０）の両端部から挿入され，前記
一対のロータ２８，２８´を回転可能に支持する第１及
び第２のシャフト２９，２９´と，前記圧電複合振動子
内で前記第１のシャフト２９と前記第２のシャフト２９
´とを連結する弾性体からなるカップリング部材５１と
を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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，特に構造が簡単な中空円柱型超音波モータに
関する。
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，特に構造が簡単な中空円柱型超音波モータに
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の超音波モータの一構成例を
示す斜視図である。図４において，超音波モータはいわ
ゆる縦−捩り型で，縦−捩り複合振動子１１０の振動の
節点を支持リング１１１で固定し，少なくとも一方の端
面に回転自在に支持されたローター１１２を加圧接触さ
せて構成されている。
示す斜視図である。図４において，超音波モータはいわ
ゆる縦−捩り型で，縦−捩り複合振動子１１０の振動の
節点を支持リング１１１で固定し，少なくとも一方の端
面に回転自在に支持されたローター１１２を加圧接触さ
せて構成されている。
【０００３】図５は従来の超音波モータの他の構成例を
示す斜視図である。図５において，超音波モータは，い
わゆる捩り−拡がり型で，捩り−拡がり複合振動子１１
０′の振動の接点を支持リング１１１′で固定し，少な
くとも一方の端面に回転自在に支持されたテーパ付きあ
るいはカップ状ローター１１２′を加圧接触させて構成
されている。
示す斜視図である。図５において，超音波モータは，い
わゆる捩り−拡がり型で，捩り−拡がり複合振動子１１
０′の振動の接点を支持リング１１１′で固定し，少な
くとも一方の端面に回転自在に支持されたテーパ付きあ
るいはカップ状ローター１１２′を加圧接触させて構成
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４および図５に示し
た従来の縦−捩り複合振動子１１１あるいは捩り−拡が
り複合振動子１１１′の構成例において，夫々の圧電セ
ラミックス端面とローター１１２又は１１２′の接触状
態が常時均一でなく，回転がスムーズでないという欠点
があった。
た従来の縦−捩り複合振動子１１１あるいは捩り−拡が
り複合振動子１１１′の構成例において，夫々の圧電セ
ラミックス端面とローター１１２又は１１２′の接触状
態が常時均一でなく，回転がスムーズでないという欠点
があった。
【０００５】そこで，本発明の技術的課題は，以上に示
した従来の縦−捩り複合振動子あるいは捩り−拡がり複
合振動子の欠点を除去し，回転がスムーズで回転変換効
率の良い縦−捩り複合振動子あるいは捩り−拡がり複合
振動子を用いた超音波モータを提供することにある。
した従来の縦−捩り複合振動子あるいは捩り−拡がり複
合振動子の欠点を除去し，回転がスムーズで回転変換効
率の良い縦−捩り複合振動子あるいは捩り−拡がり複合
振動子を用いた超音波モータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，圧電セ
ラミックス中空円柱の外周面の一部に捩り振動を行う捩
り振動部を，前記捩り振動部の両端に，径方向および軸
方向のいずれか一方向に伸縮振動を行う伸縮振動部を夫
々設けた圧電複合振動子と，前記圧電複合振動子の両端
部に設けられた耐摩耗性部材層と，前記耐摩耗性部材層
に夫々圧接された一対のローターとを備えた超音波モー
タにおいて，前記圧電複合振動子の両端部から挿入さ
れ，前記一対のロータを回転可能に支持する第１及び第
２のシャフトと，前記圧電複合振動子内で前記第１のシ
ャフトと前記第２のシャフトとを連結する弾性体からな
るカップリング部材とを備えたことを特徴とする超音波
モータが得られる。
ラミックス中空円柱の外周面の一部に捩り振動を行う捩
り振動部を，前記捩り振動部の両端に，径方向および軸
方向のいずれか一方向に伸縮振動を行う伸縮振動部を夫
々設けた圧電複合振動子と，前記圧電複合振動子の両端
部に設けられた耐摩耗性部材層と，前記耐摩耗性部材層
に夫々圧接された一対のローターとを備えた超音波モー
タにおいて，前記圧電複合振動子の両端部から挿入さ
れ，前記一対のロータを回転可能に支持する第１及び第
２のシャフトと，前記圧電複合振動子内で前記第１のシ
ャフトと前記第２のシャフトとを連結する弾性体からな
るカップリング部材とを備えたことを特徴とする超音波
モータが得られる。
【０００７】ここで，本発明において，捩り振動部とは
圧電セラミックス中空円柱の両端面が互いに逆方向に回
転するように捩れ振動を行うものを呼ぶ。本発明におい
て，捩り振動部としては，圧電セラミックスの中空円柱
の一部に長さ方向に対して複数の斜め電極を施し，該斜
め電極を二端子として，分極して形成されているものが
好ましい。
圧電セラミックス中空円柱の両端面が互いに逆方向に回
転するように捩れ振動を行うものを呼ぶ。本発明におい
て，捩り振動部としては，圧電セラミックスの中空円柱
の一部に長さ方向に対して複数の斜め電極を施し，該斜
め電極を二端子として，分極して形成されているものが
好ましい。
【０００８】また，本発明において，圧電セラミックス
の中空円柱の径方向および軸方向いずれか一方向に伸縮
振動を行う伸縮振動部とは，長さ方向に伸縮振動を行う
縦振動子又は径方向に拡がり振動を行う拡がり振動子と
同様の構成を有するものを言う。
の中空円柱の径方向および軸方向いずれか一方向に伸縮
振動を行う伸縮振動部とは，長さ方向に伸縮振動を行う
縦振動子又は径方向に拡がり振動を行う拡がり振動子と
同様の構成を有するものを言う。
【０００９】即ち，縦振動子の一例としては，圧電セラ
ミックス中空円柱の円周方向に平行な方向に交差指電極
を形成して，各々二端子とし，この交差指電極を用い
て，圧電セラミックス中空円柱に分極処理を施し，各々
の交差指電極間に交流電圧を印加して圧電セラミックス
中空円柱の端部近傍に縦振動を励起可能としたものがあ
げられるが，下記の拡がり振動子を縦振動子として用い
ることも可能である。
ミックス中空円柱の円周方向に平行な方向に交差指電極
を形成して，各々二端子とし，この交差指電極を用い
て，圧電セラミックス中空円柱に分極処理を施し，各々
の交差指電極間に交流電圧を印加して圧電セラミックス
中空円柱の端部近傍に縦振動を励起可能としたものがあ
げられるが，下記の拡がり振動子を縦振動子として用い
ることも可能である。
【００１０】一方，本発明において，拡がり振動子の一
例としては，圧電セラミックス中空円柱の長さ方向に平
行な方向に交差指電極を形成して，各々二端子とし，こ
の交差指電極を用いて，圧電セラミックス中空円柱に分
極処理を施し，各々の交差指電極間に交流電圧を印加し
て圧電セラミックス中空円柱に拡がり振動を励起可能と
したものがあげられるが，前記縦振動子を前記拡がり振
動子として用いることも可能である。
例としては，圧電セラミックス中空円柱の長さ方向に平
行な方向に交差指電極を形成して，各々二端子とし，こ
の交差指電極を用いて，圧電セラミックス中空円柱に分
極処理を施し，各々の交差指電極間に交流電圧を印加し
て圧電セラミックス中空円柱に拡がり振動を励起可能と
したものがあげられるが，前記縦振動子を前記拡がり振
動子として用いることも可能である。
【００１１】また，本発明によれば，圧電セラミックス
中空円柱の両端面が楕円運動振動を行う屈曲振動子と，
前記屈曲振動子の両端部に設けられた耐摩耗性部材層
と，前記耐摩耗性部材層に夫々圧接された一対のロータ
ーとを備えた超音波モータにおいて，前記屈曲振動子の
両端部から挿入され，前記一対のロータを夫々回転可能
に支持する第１及び第２のシャフトと，前記圧電複合振
動子内で前記第１及び第２のシャフトを連結する弾性体
からなるカップリング部材とを備えたことを特徴とする
超音波モータが得られる。
中空円柱の両端面が楕円運動振動を行う屈曲振動子と，
前記屈曲振動子の両端部に設けられた耐摩耗性部材層
と，前記耐摩耗性部材層に夫々圧接された一対のロータ
ーとを備えた超音波モータにおいて，前記屈曲振動子の
両端部から挿入され，前記一対のロータを夫々回転可能
に支持する第１及び第２のシャフトと，前記圧電複合振
動子内で前記第１及び第２のシャフトを連結する弾性体
からなるカップリング部材とを備えたことを特徴とする
超音波モータが得られる。
【００１２】ここで，本発明において，屈曲振動子と
は，屈曲振動を行い両端面が楕円運動振動を行うものを
呼ぶ。本発明において，屈曲振動子の一例として，圧電
セラミックス中空円柱の外周面を円周方向に複数に区分
した各小部分に，前記円周方向に平行に複数の周電極対
を設け，前記複数の周電極対を二端子として分極を施す
ことにより形成されているものを挙げることができる。
一方，屈曲振動子の他の例としては，圧電セラミックス
中空円柱の長さ方向に平行に複数の縦電極対を設け，前
記縦電極対を二端子として分極と施し，この二端子に圧
電セラミックスの共振周波数に等しい周波数の交流電圧
を印加して，屈曲振動を行うものを挙げることができ
る。
は，屈曲振動を行い両端面が楕円運動振動を行うものを
呼ぶ。本発明において，屈曲振動子の一例として，圧電
セラミックス中空円柱の外周面を円周方向に複数に区分
した各小部分に，前記円周方向に平行に複数の周電極対
を設け，前記複数の周電極対を二端子として分極を施す
ことにより形成されているものを挙げることができる。
一方，屈曲振動子の他の例としては，圧電セラミックス
中空円柱の長さ方向に平行に複数の縦電極対を設け，前
記縦電極対を二端子として分極と施し，この二端子に圧
電セラミックスの共振周波数に等しい周波数の交流電圧
を印加して，屈曲振動を行うものを挙げることができ
る。
【００１３】
【作用】本発明の超音波モータにおいては，一体型縦−
捩り複合振動子又は一体型捩り−拡がり複合振動子が中
空円柱となっているため，中央部にロータを回転可能に
支持する第１のシャフトおよび第２のシャフトを両側か
ら挿入し，弾性体で出来たカップリングで連結してい
る。この一体型縦−捩り複合振動子及び一体型捩り−拡
がり複合振動子に二つのローターを同時に耐摩耗材に圧
接させ，弾性体により，摩擦面の接触状態が安定にな
り，回転がスムーズにより安定に回転させる方式の超音
波モータが実現できる。
捩り複合振動子又は一体型捩り−拡がり複合振動子が中
空円柱となっているため，中央部にロータを回転可能に
支持する第１のシャフトおよび第２のシャフトを両側か
ら挿入し，弾性体で出来たカップリングで連結してい
る。この一体型縦−捩り複合振動子及び一体型捩り−拡
がり複合振動子に二つのローターを同時に耐摩耗材に圧
接させ，弾性体により，摩擦面の接触状態が安定にな
り，回転がスムーズにより安定に回転させる方式の超音
波モータが実現できる。
【００１４】
【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。図１は本発明の超音波モータの構造例
を示す一部切欠いた正面図である。図１に示すように，
超音波モータは一体型縦−捩り複合振動子または一体型
捩り−拡がり複合振動子２０の両端に耐摩耗性の部材２
７，２７´を接合してあり，ローター２８，２８´を圧
接してある。また，この時，前記中空円柱内部を通る第
１のシャフト２９及び第２のシャフト２９´は前記中空
円柱内部で弾性体で出来たカップリング部材５１で接合
してある。また，図１の一体型縦−捩り複合振動子又は
一体型縦−捩り複合振動子２０の代りに次に述べる屈曲
振動子３０または４０を用いた場合は，振動子３０の端
面から離れたシャフト２９，２９´の端面に耐摩耗性部
材２７，２７´が接する構成となり，ローター２８，２
８´を圧接してある。また，前述と同様に，前記中空円
柱内部を通るシャフト２９，２９´は，前記中空円柱内
部において弾性体で出来たカップリング５１で接合して
ある。
詳しく説明する。図１は本発明の超音波モータの構造例
を示す一部切欠いた正面図である。図１に示すように，
超音波モータは一体型縦−捩り複合振動子または一体型
捩り−拡がり複合振動子２０の両端に耐摩耗性の部材２
７，２７´を接合してあり，ローター２８，２８´を圧
接してある。また，この時，前記中空円柱内部を通る第
１のシャフト２９及び第２のシャフト２９´は前記中空
円柱内部で弾性体で出来たカップリング部材５１で接合
してある。また，図１の一体型縦−捩り複合振動子又は
一体型縦−捩り複合振動子２０の代りに次に述べる屈曲
振動子３０または４０を用いた場合は，振動子３０の端
面から離れたシャフト２９，２９´の端面に耐摩耗性部
材２７，２７´が接する構成となり，ローター２８，２
８´を圧接してある。また，前述と同様に，前記中空円
柱内部を通るシャフト２９，２９´は，前記中空円柱内
部において弾性体で出来たカップリング５１で接合して
ある。
【００１５】図２は図１の超音波モータに用いられる一
体型縦−捩り複合振動子もしくは一体型捩り−拡がり複
合振動子２０の構成例を示す斜視図である。 圧電セラ
ミックス中空円柱２０の外周面の中央部に前記圧電セラ
ミックス中空円柱の長さ方向に対して４５°の方向に延
在し，互いに交差する複数の電極２１及び２２が形成さ
れ，夫々共通電極２１′及び２２′に接続されて，交差
指電極を構成し，これにより，捩り振動部を形成してい
る。さらに捩り振動部のこの４５°の傾斜を持った交差
指電極の両端の部分の外周部分に圧電セラミックス中空
円柱の円周方向方向に対して平行に延在し，互いに交差
する複数の電極２３，２４及び２５，２６が夫々形成さ
れ，それぞれ，同じ番号の電極が接続電極２３ａ，２６
ａにより電気的に接続され縦振動部もしくは捩り振動部
が形成されている。
体型縦−捩り複合振動子もしくは一体型捩り−拡がり複
合振動子２０の構成例を示す斜視図である。 圧電セラ
ミックス中空円柱２０の外周面の中央部に前記圧電セラ
ミックス中空円柱の長さ方向に対して４５°の方向に延
在し，互いに交差する複数の電極２１及び２２が形成さ
れ，夫々共通電極２１′及び２２′に接続されて，交差
指電極を構成し，これにより，捩り振動部を形成してい
る。さらに捩り振動部のこの４５°の傾斜を持った交差
指電極の両端の部分の外周部分に圧電セラミックス中空
円柱の円周方向方向に対して平行に延在し，互いに交差
する複数の電極２３，２４及び２５，２６が夫々形成さ
れ，それぞれ，同じ番号の電極が接続電極２３ａ，２６
ａにより電気的に接続され縦振動部もしくは捩り振動部
が形成されている。
【００１６】圧電セラミックス中空円柱は通常のプレス
成形技術により製造し，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て形成されている。図２に
おいて，共通電極２１′及び２２′間に直流高電圧を印
加して，圧電セラミックス中空円柱の電極２１´及び２
２´間に分極処理を施した後，前記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圧電セラミ
ックス中空円柱２０は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が発生し，電圧の極
性が分極時電圧の極性の逆の場合は分極の方向に縮み歪
が発生する。以上の結果として，両端部が捩れるように
共振する。同様にして交差指電極２３，２４間及び２
５，２６間に直流高電圧印加すると分極方向は交差指電
極２３，２４及び２５，２６の長さ方向に直角な方向，
即ち，中空円柱の長さ方向となる。この状態で前記交差
指電極に電圧を印加すると，電圧の極性が分極時の電圧
と同じ場合，分極方向に伸び歪が発生し，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
が発生する。即ち，中空円柱の長さ方向の伸縮変位を発
生するとともに，中空円柱の径方向の拡がり変位を発生
する。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圧電セラミックス中空円柱２
０は捩りの共振周波数で縦振動あるいは拡がり振動を行
う。
成形技術により製造し，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て形成されている。図２に
おいて，共通電極２１′及び２２′間に直流高電圧を印
加して，圧電セラミックス中空円柱の電極２１´及び２
２´間に分極処理を施した後，前記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圧電セラミ
ックス中空円柱２０は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が発生し，電圧の極
性が分極時電圧の極性の逆の場合は分極の方向に縮み歪
が発生する。以上の結果として，両端部が捩れるように
共振する。同様にして交差指電極２３，２４間及び２
５，２６間に直流高電圧印加すると分極方向は交差指電
極２３，２４及び２５，２６の長さ方向に直角な方向，
即ち，中空円柱の長さ方向となる。この状態で前記交差
指電極に電圧を印加すると，電圧の極性が分極時の電圧
と同じ場合，分極方向に伸び歪が発生し，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
が発生する。即ち，中空円柱の長さ方向の伸縮変位を発
生するとともに，中空円柱の径方向の拡がり変位を発生
する。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圧電セラミックス中空円柱２
０は捩りの共振周波数で縦振動あるいは拡がり振動を行
う。
【００１７】図３（ａ）は本発明の実施例に係る超音波
モータに用いられる屈曲振動子の一例として，拡がり振
動子の一例を示す斜視図である。図３（ａ）に圧電セラ
ミックス中空円柱３０の外周面に前記圧電セラミックス
中空円柱の長さ方向に平行な縦電極３１・３２，３３・
３４，３５・３６，３７・３８が形成され，夫々共通電
極３１′・３２′，３３′・３４′，３５′・３６′，
３７′・３８′に接続されている。
モータに用いられる屈曲振動子の一例として，拡がり振
動子の一例を示す斜視図である。図３（ａ）に圧電セラ
ミックス中空円柱３０の外周面に前記圧電セラミックス
中空円柱の長さ方向に平行な縦電極３１・３２，３３・
３４，３５・３６，３７・３８が形成され，夫々共通電
極３１′・３２′，３３′・３４′，３５′・３６′，
３７′・３８′に接続されている。
【００１８】図３（ａ）において，共通電極３１′及び
３２′間と３５′及び３６′に直流高電圧を印加して分
極処理を施すと，分極方向は前記交差指電極の長さ方向
に直角な方向となる。前記屈曲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が発生
し，電圧の極性が逆の場合は，分極方向に縮み歪が発生
し，圧電セラミックス中空円柱３０は屈曲振動する。同
様にして共通電極３３′及び３４′間と３７′及び３
８′間に直流高電圧を印加して，交差指電極３３及び３
４間と３７及び３８間に分極処理を施した後，前記屈曲
振動子の共振周波数に等しい交流電圧を印加すれば圧電
セラミックス中空円柱３０は先の振動方向と垂直な方向
に屈曲振動する。ここで，前記交差指電極３１′，３
２′に分極時の電圧の極性と同じ電圧を印加し，前記交
差指電極３５，３６に分極時の電圧の極性と逆の極性で
電圧を印加する。即ち，中空円柱の長さ方向では前記交
差指電極３１，３２側が縮み，一方，交差指電極３５，
３６側が伸びる屈曲変位を発生する。前記交差指電極３
３，３４に分極時の電圧の極性と同じ電圧を印加し，前
記交差指電極３７，３８に分極時の電圧の極性と逆の電
圧を印加する。
３２′間と３５′及び３６′に直流高電圧を印加して分
極処理を施すと，分極方向は前記交差指電極の長さ方向
に直角な方向となる。前記屈曲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が発生
し，電圧の極性が逆の場合は，分極方向に縮み歪が発生
し，圧電セラミックス中空円柱３０は屈曲振動する。同
様にして共通電極３３′及び３４′間と３７′及び３
８′間に直流高電圧を印加して，交差指電極３３及び３
４間と３７及び３８間に分極処理を施した後，前記屈曲
振動子の共振周波数に等しい交流電圧を印加すれば圧電
セラミックス中空円柱３０は先の振動方向と垂直な方向
に屈曲振動する。ここで，前記交差指電極３１′，３
２′に分極時の電圧の極性と同じ電圧を印加し，前記交
差指電極３５，３６に分極時の電圧の極性と逆の極性で
電圧を印加する。即ち，中空円柱の長さ方向では前記交
差指電極３１，３２側が縮み，一方，交差指電極３５，
３６側が伸びる屈曲変位を発生する。前記交差指電極３
３，３４に分極時の電圧の極性と同じ電圧を印加し，前
記交差指電極３７，３８に分極時の電圧の極性と逆の電
圧を印加する。
【００１９】即ち，中空円柱の長さ方向では前記交差指
電極３３，３４側が縮み前記交差指電極３７，３８側が
伸びる屈曲変位を発生する。したがって，前記交差指電
極３１，３２，３３，３４と前記交差指電極３５，３
６，３７，３８に位相が９０°違う交流電圧を印加する
と前記中空円柱の長さ方向の屈曲振動をしながら前記中
空円柱の端面は楕円運動振動する。この屈曲振動子を，
図１に示す複合振動子の代わりに用いると，図１と同様
の超音波モータが得られる。
電極３３，３４側が縮み前記交差指電極３７，３８側が
伸びる屈曲変位を発生する。したがって，前記交差指電
極３１，３２，３３，３４と前記交差指電極３５，３
６，３７，３８に位相が９０°違う交流電圧を印加する
と前記中空円柱の長さ方向の屈曲振動をしながら前記中
空円柱の端面は楕円運動振動する。この屈曲振動子を，
図１に示す複合振動子の代わりに用いると，図１と同様
の超音波モータが得られる。
【００２０】図３（ｂ）は本発明の実施例に係る超音波
モータに用いられる屈曲振動子の他の例として縦振動子
を示す図である。図３（ｂ）に圧電セラミックス中空円
柱４０の外周面に前記圧電セラミックス中空円柱の円周
方向に平行に互いに交差する周電極からなる複数の電極
４１・４２，４３・４４，４５・４６，４７・４８が形
成され，夫々共通電極４１′・４２′，４３′・４
４′，４５′・４６′，４７′・４８′に接続されてい
る。図３（ｂ）において，共通電極４１′及び４２′と
の間と４５′及び４６′との間に直流高電圧を印加して
分極処理を施すと，分極方向は前記交差指電極の長さ方
向に直角な方向となる。前記屈曲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が発
生し，電圧の極性が逆の場合は，分極方向に縮み歪が発
生し，従って，圧電セラミックス中空円柱４０は屈曲振
動する。
モータに用いられる屈曲振動子の他の例として縦振動子
を示す図である。図３（ｂ）に圧電セラミックス中空円
柱４０の外周面に前記圧電セラミックス中空円柱の円周
方向に平行に互いに交差する周電極からなる複数の電極
４１・４２，４３・４４，４５・４６，４７・４８が形
成され，夫々共通電極４１′・４２′，４３′・４
４′，４５′・４６′，４７′・４８′に接続されてい
る。図３（ｂ）において，共通電極４１′及び４２′と
の間と４５′及び４６′との間に直流高電圧を印加して
分極処理を施すと，分極方向は前記交差指電極の長さ方
向に直角な方向となる。前記屈曲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が発
生し，電圧の極性が逆の場合は，分極方向に縮み歪が発
生し，従って，圧電セラミックス中空円柱４０は屈曲振
動する。
【００２１】同様にして共通電極４３′及び４４′間と
４７′及び４８′間とに，即ち，交差指電極４３及び４
４間と４７及び４８間とに直流高電圧を夫々印加して分
極処理を施した後，上記屈曲振動子の共振周波数に等し
い交流電圧を印加すれば圧電セラミックス中空円柱４０
は先の振動方向と垂直な方向に屈曲振動する。ここで，
前記交差指電極４１および４２に分極時の電圧の極性と
同じ電圧を印加し，前記交差指電極４５及び４６に分極
時の電圧の極性と逆の極性で電圧を印加する。即ち中空
円柱の長さ方向では前記交差指電極４１及び４２側が縮
み交差指電極４５及び４６側が伸びる屈曲変位を発生す
る。前記交差指電極４３及び４４に分極時の電圧の極性
と同じ電圧を印加し，前記交差指電極４７及び４８に分
極時の電圧の極性と逆の極性を有する電圧を印加する。
即ち，中空円柱の長さ方向では前記交差指電極４３及び
４４側が縮み前記交差指電極４７及び４８側が伸びる屈
曲変位を発生する。従って，前記交差指電極４１，４
２，４３，４４と前記交差指電極４５，４６，４７，４
８との間に位相が９０°違う交流電圧を印加すると前記
中空円柱の長さ方向の屈曲振動をしながら前記中空円柱
の端面は楕円運動振動する。この屈曲振動子を図３
（ａ）の屈曲振動子と同様に図１で示す超音波モータの
複合振動子の代わりに用いると，図１と同様の超音波モ
ータが得られる。
４７′及び４８′間とに，即ち，交差指電極４３及び４
４間と４７及び４８間とに直流高電圧を夫々印加して分
極処理を施した後，上記屈曲振動子の共振周波数に等し
い交流電圧を印加すれば圧電セラミックス中空円柱４０
は先の振動方向と垂直な方向に屈曲振動する。ここで，
前記交差指電極４１および４２に分極時の電圧の極性と
同じ電圧を印加し，前記交差指電極４５及び４６に分極
時の電圧の極性と逆の極性で電圧を印加する。即ち中空
円柱の長さ方向では前記交差指電極４１及び４２側が縮
み交差指電極４５及び４６側が伸びる屈曲変位を発生す
る。前記交差指電極４３及び４４に分極時の電圧の極性
と同じ電圧を印加し，前記交差指電極４７及び４８に分
極時の電圧の極性と逆の極性を有する電圧を印加する。
即ち，中空円柱の長さ方向では前記交差指電極４３及び
４４側が縮み前記交差指電極４７及び４８側が伸びる屈
曲変位を発生する。従って，前記交差指電極４１，４
２，４３，４４と前記交差指電極４５，４６，４７，４
８との間に位相が９０°違う交流電圧を印加すると前記
中空円柱の長さ方向の屈曲振動をしながら前記中空円柱
の端面は楕円運動振動する。この屈曲振動子を図３
（ａ）の屈曲振動子と同様に図１で示す超音波モータの
複合振動子の代わりに用いると，図１と同様の超音波モ
ータが得られる。
【００２２】従って，本発明の超音波モータの構造によ
ると，弾性体５１により連結された第１のシャフト２９
および第２のシャフト２９´によって，ローター２８側
の自由度を作ることにより，摩擦面の接触状態が安定に
なり回転がスムーズになる。
ると，弾性体５１により連結された第１のシャフト２９
および第２のシャフト２９´によって，ローター２８側
の自由度を作ることにより，摩擦面の接触状態が安定に
なり回転がスムーズになる。
【００２３】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，超音波モータ用縦振動子又は拡がり振動子及び捩り
振動子を有する複合振動子あるいは屈曲振動子として通
常一般的に適用されているプレス成形技術により容易に
製造することが可能な圧電セラミックス中空円柱を用い
て，これらの外周面にこれも一般的な技術である電極印
刷を施すことにより縦振動子，拡がり振動子及び捩り振
動子を有する複合振動子あるいは屈曲振動子が一体成形
として得られるため，製造が容易で，接着工程や複雑な
加工工程によって生じる特性のばらつきの少ない一体型
縦−捩り複合振動子及び一体型捩り−拡がり型超音波モ
ータあるいは中空円柱型屈曲振動型超音波モータが得ら
れる。
ば，超音波モータ用縦振動子又は拡がり振動子及び捩り
振動子を有する複合振動子あるいは屈曲振動子として通
常一般的に適用されているプレス成形技術により容易に
製造することが可能な圧電セラミックス中空円柱を用い
て，これらの外周面にこれも一般的な技術である電極印
刷を施すことにより縦振動子，拡がり振動子及び捩り振
動子を有する複合振動子あるいは屈曲振動子が一体成形
として得られるため，製造が容易で，接着工程や複雑な
加工工程によって生じる特性のばらつきの少ない一体型
縦−捩り複合振動子及び一体型捩り−拡がり型超音波モ
ータあるいは中空円柱型屈曲振動型超音波モータが得ら
れる。
【００２４】また，本発明によれば，一体型縦−捩り複
合振動子，一体型捩り−拡がり複合振動子あるいは中空
円柱型屈曲振動子の形状が中空円柱となっているため，
中央部にシャフトを貫通させ，弾性体で出来たカップリ
ングを用いることにより，二つのローターを同時に耐摩
耗材に圧接させ安定に回転させる方式の超音波モータが
実現できる。
合振動子，一体型捩り−拡がり複合振動子あるいは中空
円柱型屈曲振動子の形状が中空円柱となっているため，
中央部にシャフトを貫通させ，弾性体で出来たカップリ
ングを用いることにより，二つのローターを同時に耐摩
耗材に圧接させ安定に回転させる方式の超音波モータが
実現できる。
【００２５】以上，本発明によれば，一体型縦−捩り複
合振動子，一体型捩り−拡がり複合振動子あるいは中空
円柱屈曲振動子を用いて超音波モータを構成したので，
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。
合振動子，一体型捩り−拡がり複合振動子あるいは中空
円柱屈曲振動子を用いて超音波モータを構成したので，
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る超音波モータの構成例を
示す一部を切欠いた正面図である。
示す一部を切欠いた正面図である。
【図２】図１の超音波モータに用いられる一体型縦−捩
り複合振動子もしくは一体型捩り−拡がり複合振動子の
構成例を示す斜視図である。
り複合振動子もしくは一体型捩り−拡がり複合振動子の
構成例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例に係る超音波モータの
屈曲振動子の一例を示す斜視図である。 （ｂ）は本発明の実施例に係る超音波モータの屈曲振動
子の他の例を示す斜視図である。
屈曲振動子の一例を示す斜視図である。 （ｂ）は本発明の実施例に係る超音波モータの屈曲振動
子の他の例を示す斜視図である。
【図４】従来の超音波モータの一構成例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図５】従来の超音波モータの他の構成例を示す斜視図
である。
である。
２０ 一体型縦−捩り複合振動子もしくは一体型捩り−
拡がり複合振動子 ２０´ 圧電セラミックス中空円柱 ２１ 電極 ２２ 電極 ２３ 電極 ２３ａ 接続電極 ２５ 電極 ２６ 電極 ２６ａ 接続電極 ２１′ 共通電極 ２２′ 共通電極 ２７ 耐摩耗性部材 ２７´ 耐摩耗性部材 ２８ ローター ２８´ ローター ２９ シャフト ２９′ シャフト ３０ 中空円柱型屈曲振動子 ４０ 中空円柱型屈曲振動子 ３１ 電極 ３２ 電極 ３３ 電極 ３４ 電極 ３５ 電極 ３６ 電極 ３７ 電極 ３８ 電極 ３１´ 共通電極 ３２´ 共通電極 ３３´ 共通電極 ３４´ 共通電極 ３５´ 共通電極 ３６´ 共通電極 ３７´ 共通電極 ３８´ 共通電極 ４１ 電極 ４２ 電極 ４３ 電極 ４４ 電極 ４５ 電極 ４６ 電極 ４７ 電極 ４８ 電極 ４１´ 共通電極 ４２´ 共通電極 ４３´ 共通電極 ４４´ 共通電極 ４５´ 共通電極 ４６´ 共通電極 ４７´ 共通電極 ４８´ 共通電極 ５１ カップリング １１０ 縦−捩り複合振動子 １１０′ 捩り−拡がり複合振動子 １１１ 支持リング １１１′ 支持リング １１２ ローター １１２′ ローター
拡がり複合振動子 ２０´ 圧電セラミックス中空円柱 ２１ 電極 ２２ 電極 ２３ 電極 ２３ａ 接続電極 ２５ 電極 ２６ 電極 ２６ａ 接続電極 ２１′ 共通電極 ２２′ 共通電極 ２７ 耐摩耗性部材 ２７´ 耐摩耗性部材 ２８ ローター ２８´ ローター ２９ シャフト ２９′ シャフト ３０ 中空円柱型屈曲振動子 ４０ 中空円柱型屈曲振動子 ３１ 電極 ３２ 電極 ３３ 電極 ３４ 電極 ３５ 電極 ３６ 電極 ３７ 電極 ３８ 電極 ３１´ 共通電極 ３２´ 共通電極 ３３´ 共通電極 ３４´ 共通電極 ３５´ 共通電極 ３６´ 共通電極 ３７´ 共通電極 ３８´ 共通電極 ４１ 電極 ４２ 電極 ４３ 電極 ４４ 電極 ４５ 電極 ４６ 電極 ４７ 電極 ４８ 電極 ４１´ 共通電極 ４２´ 共通電極 ４３´ 共通電極 ４４´ 共通電極 ４５´ 共通電極 ４６´ 共通電極 ４７´ 共通電極 ４８´ 共通電極 ５１ カップリング １１０ 縦−捩り複合振動子 １１０′ 捩り−拡がり複合振動子 １１１ 支持リング １１１′ 支持リング １１２ ローター １１２′ ローター
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電セラミックス中空円柱の外周面の一
部に捩り振動を行う捩り振動部を，前記捩り振動部の両
端に，径方向および軸方向のいずれか一方向に伸縮振動
を行う伸縮振動部を夫々設けた圧電複合振動子と，前記
圧電複合振動子の両端部に設けられた耐摩耗性部材層
と，前記耐摩耗性部材層に夫々圧接された一対のロータ
ーとを備えた超音波モータにおいて，前記圧電複合振動
子の両端部から挿入され，前記一対のロータを回転可能
に支持する第１及び第２のシャフトと，前記圧電複合振
動子内で前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとを
連結する弾性体からなるカップリング部材とを備えたこ
とを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】 圧電セラミックス中空円柱の両端面が楕
円運動振動を行う屈曲振動子と，前記屈曲振動子の両端
部に設けられた耐摩耗性部材層と，前記耐摩耗性部材層
に夫々圧接された一対のローターとを備えた超音波モー
タにおいて，前記屈曲振動子の両端部から挿入され，前
記一対のロータを夫々回転可能に支持する第１及び第２
のシャフトと，前記圧電複合振動子内で前記第１及び第
２のシャフトを連結する弾性体からなるカップリング部
材とを備えたことを特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03197391A JP3141210B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03197391A JP3141210B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0522963A true JPH0522963A (ja) | 1993-01-29 |
| JP3141210B2 JP3141210B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=16373731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03197391A Expired - Fee Related JP3141210B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3141210B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100691269B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2007-03-12 | 삼성전기주식회사 | 압전 초음파 모터 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP03197391A patent/JP3141210B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100691269B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2007-03-12 | 삼성전기주식회사 | 압전 초음파 모터 |
| US7638926B2 (en) | 2005-08-05 | 2009-12-29 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric ultrasonic motor |
| US7834516B2 (en) | 2005-08-05 | 2010-11-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric ultrasonic motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3141210B2 (ja) | 2001-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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