JPH052594U - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motorInfo
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- JPH052594U JPH052594U JP5574691U JP5574691U JPH052594U JP H052594 U JPH052594 U JP H052594U JP 5574691 U JP5574691 U JP 5574691U JP 5574691 U JP5574691 U JP 5574691U JP H052594 U JPH052594 U JP H052594U
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- piezoelectric vibrator
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】周囲温度の変化率によって駆動回路の周波数が
変動した場合でも、超音波モータを比較的安定に動作で
きるようにする。
【構成】圧電振動子１の両端を回転軸１８，１９の外周
面に接触させる。圧電振動子１は、長手縦振動と偶数次
の面内屈曲振動による多動モード振動子であって、長手
縦振動の共振周波数と面内屈曲振動の共振周波数とは若
干異ならせてある。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] To enable the ultrasonic motor to operate relatively stably even when the frequency of the drive circuit fluctuates due to the rate of change in ambient temperature. [Structure] Both ends of the piezoelectric vibrator 1 are brought into contact with the outer peripheral surfaces of the rotary shafts 18 and 19. The piezoelectric vibrator 1 is a multi-motion mode vibrator that uses longitudinal and longitudinal vibrations and even-numbered in-plane bending vibrations, and the resonance frequency of longitudinal and longitudinal vibrations and the resonance frequency of in-plane bending vibrations are slightly different.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、圧電振動子の機械的共振を利用してロータや回転軸等を駆動するよ うにした超音波モータに関する。 The present invention utilizes a mechanical resonance of a piezoelectric vibrator to drive a rotor, rotating shaft, etc. The present invention relates to an ultrasonic motor.
【０００２】[0002]
超音波モータは、圧電振動子の共振周波数と等しい周波数の駆動電圧を圧電振 動子に印加して圧電振動子を振動させ、圧電振動子の振動をロータや回転軸、ス ライダ等の被駆動部の回転運動や直線運動等に変換するものである。 An ultrasonic motor produces a piezoelectric drive voltage that has a frequency equal to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. It is applied to the pendulum to vibrate the piezoelectric vibrator, and the vibration of the piezoelectric vibrator is applied to the rotor, rotating shaft, and It is converted into rotational motion or linear motion of a driven part such as a rider.
【０００３】[0003]
このような超音波モータの圧電振動子では、消費電力のうち振動に費やされな い電力は熱に変換される。また、圧電振動子とロータ等との摩擦力によってロー タ等が駆動されるため、摩擦による熱も発生する。 With such a piezoelectric vibrator of an ultrasonic motor, power consumption is not spent on vibration. A lot of electricity is converted into heat. Also, due to the frictional force between the piezoelectric vibrator and the rotor, etc. Since heat is driven, frictional heat is also generated.
【０００４】 この結果、発熱によって圧電振動子の温度上昇が起こり、圧電振動子の圧電性 の劣化や使用されている接着剤の劣化及び剥離等の問題を引き起こす。[0004] As a result, the temperature of the piezoelectric vibrator rises due to heat generation, and the piezoelectric Causes problems such as deterioration of the adhesive, deterioration of the used adhesive, and peeling.
【０００５】 しかしながら、従来の超音波モータにおいては、発熱による圧電振動子の劣化 を防止するための配慮はなされていなかった。[0005] However, in the conventional ultrasonic motor, deterioration of the piezoelectric vibrator due to heat generation No consideration was given to prevent this.
【０００６】 本考案は、叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とする ところは、超音波モータの圧電振動子の発熱による劣化を防止することにある。[0006] The present invention has been made in view of the drawbacks of the above conventional examples, and its object is to However, it is to prevent deterioration due to heat generation of the piezoelectric vibrator of the ultrasonic motor.
【０００７】[0007]
本考案の超音波モータは、圧電振動子を振動させることによってロータや回転 軸等の被駆動部を駆動させるようにした超音波モータにおいて、高熱伝導率材料 で作成された固定子によって前記圧電振動子を支持させたことを特徴としている 。 The ultrasonic motor of the present invention vibrates the piezoelectric vibrator to rotate the rotor and A high thermal conductivity material for ultrasonic motors that drive driven parts such as shafts. The piezoelectric vibrator is supported by the stator created in 1. .
【０００８】 また、前記圧電振動子としては、長手縦振動及び偶数次の面内屈曲振動による 多重モード振動子を用いることができる。[0008] In addition, the piezoelectric vibrator has longitudinal and longitudinal vibrations and even-order in-plane bending vibrations. Multimode oscillators can be used.
【０００９】[0009]
本考案にあっては、圧電振動子を熱伝導率の高い固定子で固定しているので、 圧電振動子で発生した熱を固定子を通じて効率良く空中へ放熱させることができ る。 In the present invention, since the piezoelectric vibrator is fixed by the stator having high thermal conductivity, The heat generated by the piezoelectric vibrator can be efficiently radiated to the air through the stator. It
【００１０】 この結果、圧電振動子の温度上昇を抑制することができ、圧電振動子の圧電性 の劣化や使用されている接着剤の劣化及び剥離等による超音波モータの不良を防 止することができる。[0010] As a result, the temperature rise of the piezoelectric vibrator can be suppressed, and the piezoelectric Of the ultrasonic motor due to deterioration of the adhesive, deterioration of the adhesive used, and peeling. You can stop.
【００１１】[0011]
図１及び図２は、本考案の一実施例による超音波モータＢを示す正面図及び平 面図であって、カードや紙等の紙葉類を送る送り装置Ａとして用いられている。 1 and 2 are a front view and a plan view showing an ultrasonic motor B according to an embodiment of the present invention. It is a plan view and is used as a feeder A for feeding sheets such as cards and paper.
【００１２】 超音波モータＢは、多重モードの圧電振動子１、一対の回転軸１８，１９及び 固定子２から構成されており、圧電振動子１は固定子２によって支持され、両端 を回転軸１８，１９の端部外周面に加圧接触させられている。また、回転軸１８ ，１９は、軸受部（図示せず）によって回転自在に支持されており、中央部外周 面にはゴムローラ２０，２１が設けられている。[0012] The ultrasonic motor B includes a multi-mode piezoelectric vibrator 1, a pair of rotary shafts 18, 19, and Comprised of a stator 2, the piezoelectric vibrator 1 is supported by the stator 2, Is brought into pressure contact with the outer peripheral surfaces of the ends of the rotary shafts 18, 19. Also, the rotary shaft 18 , 19 are rotatably supported by bearings (not shown), and the outer periphery of the central portion is Rubber rollers 20 and 21 are provided on the surface.
【００１３】 圧電振動子１を支持させるための固定子２は、金属のように熱伝導率の高い材 料によって角環状に形成されており、図６（ａ）（ｂ）に示すように、後枠部分 の内周面には圧電振動子１を支持させるための突起３が設けられており、前枠部 のネジ孔４には突起３と対向させてネジ５が挿通されている。圧電振動子１は、 この固定子２内に挿通され、中央の振動の節の部分を突起３とネジ５で挟んで固 定されている。こうして圧電振動子１を固定すれば、圧電振動子１で発生した熱 は固定子２を介して外部へ放出されるので、圧電振動子１の温度上昇を緩和する ことができ、圧電振動子１の圧電性の劣化や接着剤の劣化，剥離を防止すること ができる。[0013] The stator 2 for supporting the piezoelectric vibrator 1 is made of a material having high thermal conductivity such as metal. It is formed into a square ring shape by the material, and as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the rear frame portion A protrusion 3 for supporting the piezoelectric vibrator 1 is provided on the inner peripheral surface of the front frame portion. A screw 5 is inserted through the screw hole 4 so as to face the protrusion 3. The piezoelectric vibrator 1 is It is inserted into this stator 2 and the central vibration node is sandwiched between the protrusion 3 and the screw 5 to be fixed. It is fixed. If the piezoelectric vibrator 1 is fixed in this way, the heat generated by the piezoelectric vibrator 1 Is released to the outside through the stator 2, so that the temperature rise of the piezoelectric vibrator 1 is moderated. It is possible to prevent deterioration of the piezoelectricity of the piezoelectric vibrator 1, deterioration of the adhesive, and peeling. You can
【００１４】 しかして、この圧電振動子１を駆動すると両端の接触点Ｕ及びＴが楕円振動し 、圧電振動子１と回転軸１８，１９との摩擦によって両回転軸１８，１９が同方 向に回転する。このとき、送り装置Ａの下の搬送面にカード２２等が送り込まれ ると、ゴムローラ２０，２１によってカード２２等が搬送される。[0014] Then, when the piezoelectric vibrator 1 is driven, the contact points U and T at both ends are elliptically vibrated. , Due to friction between the piezoelectric vibrator 1 and the rotary shafts 18, 19, both rotary shafts 18, 19 are in the same direction Rotate toward. At this time, the card 22 or the like is fed into the transport surface below the feeder A. Then, the cards 22 and the like are conveyed by the rubber rollers 20 and 21.
【００１５】 つぎに、図３ないし図５に従い、超音波モータＢ（特に、圧電振動子１）の動 作及び原理について詳述しよう。図３に示すように、圧電振動子１は、矩形板状 をした圧電基板１４の一方主面に、該基板１４の主面を４分割するように４つの 電極１５ａ，１５ａ，１５ｂ，１５ｂを設け、他方主面にアース電極（図示せず ）を設けたものである。なお、固定子２のネジ５は、電極１５ａ，１５ａ，１５ ｂ，１５ｂをショートさせないようにして圧電振動子１を抑えている。また、金 属製の固定子が用いられている場合には、固定子をアースすることによりアース 電極を接地することができる。これらの電極１５ａ，１５ａ，１５ｂ，１５ｂは 、互いに絶縁された状態で個別に設けられた後、互いに対角に位置する各電極１ ５ａ，１５ａ又は１５ｂ，１５ｂ同志が相互に電気的に接続されている。対角に 接続された電極のうち一方の電極１５ｂ，１５ｂには、交流電圧源１６によって Ｖo sin ωｔの電圧が印加されており、他方の電極１５ａ，１５ａには、交流電 圧源１７によってＶo cos ωｔの電圧が印加されている。Next, the operation and principle of the ultrasonic motor B (in particular, the piezoelectric vibrator 1) will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. As shown in FIG. 3, the piezoelectric vibrator 1 has four electrodes 15a, 15a, 15b, 15b on one main surface of a rectangular plate-shaped piezoelectric substrate 14 so as to divide the main surface of the substrate 14 into four. And an earth electrode (not shown) on the other main surface. The screws 5 of the stator 2 suppress the piezoelectric vibrator 1 by not short-circuiting the electrodes 15a, 15a, 15b, 15b. When a metal stator is used, the ground electrode can be grounded by grounding the stator. The electrodes 15a, 15a, 15b, 15b are individually provided in a state of being insulated from each other, and then the electrodes 15a, 15a or 15b, 15b located diagonally to each other are electrically connected to each other. ing. A voltage of V o sin ωt is applied to one electrode 15b, 15b of the diagonally connected electrodes by an AC voltage source 16, and a voltage of V o sin ωt is applied to the other electrode 15a, 15a by an AC voltage source 17. A voltage of o cos ωt is applied.
【００１６】 このようにして、圧電振動子１の電極１５ａ，１５ａ；１５ｂ，１５ｂに位相 がπ／２ずれた電圧Ｖo cos ωｔ及びＶo sin ωｔが印加されると、圧電振動子 １には、図５に示すように長手方向に伸縮する長手縦振動モードの振動と、図４ （ａ）（ｂ）に示すように交互に逆向きのＳ字状に屈曲する偶数次の面内屈曲振 動モードの振動とが発生する。そして、両振動モードの共振周波数（固有振動数 ）が等しいと、両振動モードが合成されることにより、圧電振動子１の長手方向 両端における電極１５ａ，１５ｂ間の境界に相当する点Ｕ及びＴでは、互いに同 方向の楕円振動が発生することになるのである。このように、長手縦振動の共振 周波数と偶数次の面内屈曲振動の共振周波数とが等しくなるようにするため、圧 電振動子１の短辺の長さと長辺の長さの比は０．２６：１近くになるように設計 されている。この結果、直流電圧源１６，１７により両振動モードの共振周波数 とほぼ等しい駆動周波数ｆ＝ω／２πの電圧を印加すれば、圧電振動子１の長手 方向両端における電極１５ａ，１５ｂ間の境界に相当する点Ｕ及びＴでは、互い に同方向の楕円振動が発生する。In this way, when the voltages V o cos ωt and V o sin ωt whose phases are shifted by π / 2 are applied to the electrodes 15a, 15a; 15b, 15b of the piezoelectric vibrator 1, the piezoelectric vibrator 1 is applied to the piezoelectric vibrator 1. Is the vibration in the longitudinal-longitudinal vibration mode that expands and contracts in the longitudinal direction as shown in FIG. 5, and the even-order in-plane bending that alternately bends in the opposite S-shape as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Vibration of the vibration mode occurs. When the resonance frequencies (natural frequencies) of both vibration modes are equal, the two vibration modes are combined, and points U and T corresponding to the boundaries between the electrodes 15a and 15b at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 1 are obtained. Then, elliptical vibrations in the same direction are generated. As described above, in order to make the resonance frequency of longitudinal and longitudinal vibrations equal to the resonance frequency of even-order in-plane bending vibrations, the ratio of the length of the short side to the length of the long side of the piezoelectric vibrator 1 is 0. It is designed to be close to 26: 1. As a result, if a voltage having a drive frequency f = ω / 2π, which is substantially equal to the resonance frequencies of both vibration modes, is applied by the DC voltage sources 16 and 17, to the boundary between the electrodes 15a and 15b at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 1. At corresponding points U and T, elliptical vibrations in the same direction are generated.
【００１７】 したがって、この圧電振動子１の両端の点Ｕ及びＴを回転軸１８，１９の外周 面に加圧接触させてあれば、圧電振動子１の両端に発生する楕円振動によって回 転軸を一方向に回転させることができるのである。[0017] Therefore, the points U and T at both ends of the piezoelectric vibrator 1 are set at the outer circumferences of the rotary shafts 18 and 19. If it is in pressure contact with the surface, it is rotated by the elliptical vibration generated at both ends of the piezoelectric vibrator 1. The rolling shaft can be rotated in one direction.
【００１８】[0018]
本考案によれば、圧電振動子で発生した熱を固定子を通じて効率良く放熱させ られるので、圧電振動子の温度上昇を抑制し、圧電振動子の圧電性の劣化や使用 されている接着剤の劣化，剥離等による超音波モータの不良を防止することがで きる。 According to the present invention, the heat generated by the piezoelectric vibrator is efficiently dissipated through the stator. Therefore, the temperature rise of the piezoelectric vibrator is suppressed, and the piezoelectricity of the piezoelectric vibrator is deteriorated and used. It is possible to prevent defects in the ultrasonic motor due to deterioration and peeling of the existing adhesive. Wear.
【図１】カード等の送り装置に用いられている本考案の
一実施例による超音波モータを示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention used in a card feeding device.
【図２】同上の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the above.
【図３】同上の超音波モータに用いられている圧電振動
子とその駆動方法を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a piezoelectric vibrator used in the ultrasonic motor and the driving method thereof.
【図４】（ａ）（ｂ）は同上の圧電振動子における偶数
次の面内屈曲振動モードの振動を示す図である。4 (a) and (b) are diagrams showing vibrations of even-order in-plane bending vibration modes in the piezoelectric vibrator of the same.
【図５】同上の圧電振動子における長手縦振動モードの
振動を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing vibration in a longitudinal-longitudinal vibration mode in the above piezoelectric vibrator.
【図６】（ａ）（ｂ）は固定子に固定された圧電振動子
を示す正面図及び側面図である。6A and 6B are a front view and a side view showing a piezoelectric vibrator fixed to a stator.
１ 圧電振動子 ２ 固定子 １８ 回転軸 １９ 回転軸 1 Piezoelectric vibrator 2 stator 18 rotation axis 19 rotation axis
Claims (2)
ータや回転軸等の被駆動部を駆動させるようにした超音
波モータにおいて、高熱伝導率材料で作成された固定子
によって前記圧電振動子を支持させたことを特徴とする
超音波モータ。1. An ultrasonic motor in which a driven portion such as a rotor or a rotary shaft is driven by vibrating the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator is supported by a stator made of a high thermal conductivity material. Ultrasonic motor characterized by
次の面内屈曲振動による多重モード振動子であることを
特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is a multimode vibrator that uses longitudinal and longitudinal vibrations and even-order in-plane bending vibrations.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5574691U JPH052594U (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5574691U JPH052594U (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Ultrasonic motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052594U true JPH052594U (en) | 1993-01-14 |
Family
ID=13007423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5574691U Pending JPH052594U (en) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | Ultrasonic motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052594U (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000038309A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator, time piece, and portable device |
| JP2007527689A (en) * | 2004-02-17 | 2007-09-27 | ピエゾモーター ウプサラ エイビー | Wide frequency electromechanical actuator |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP5574691U patent/JPH052594U/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000038309A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator, time piece, and portable device |
| US6885615B1 (en) | 1998-12-21 | 2005-04-26 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric actuator, time piece, and portable device |
| JP2007527689A (en) * | 2004-02-17 | 2007-09-27 | ピエゾモーター ウプサラ エイビー | Wide frequency electromechanical actuator |
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