JPH062478Y2 - 超音波モ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は、超音波振動を利用して回転運動を得るように
した超音波モータの改良に関する。

［考案の技術的背景］ 従来のこの種の超音波モータにあっては、圧電体等を駆
動源として固定子を振動させ、この振動を固定子の上を
一定方向に移動する物理的な波に変え、固定子と接触し
ている移動子を回転させ又は直進させる。

例えば、特開昭５８−１４８６８２号公報に開示される
ように、弾性体内に電歪素子又は磁歪素子を組込構成し
た超音波振動子（固定子）の表面に励磁される進行波を
利用して動体（移動子）を移動させる。

また、特開昭５９−１２２３８５号公報に開示されるよ
うに、弾性体内に電歪素子、圧電素子又は磁歪素子を組
込み構成した超音波振動子（固定子）から、超音波の持
つ振動エネルギーによつて楕円運動を伴なった表面波を
発生させ、これにより動体（移動子）を回転又は直進運
動させる。

また、特開昭５９−２３０４７１号公報に開示されるよ
うに、固定子の表面に溝を設け、この溝の側面に圧電素
子を接着し、この圧電素子の振動による固定子の表面に
表面波を励起し、この表面波によって移動子を駆動す
る。

しかしながら、移動子が固定子に対して片面接触構成で
ある場合には、特に移動子を高速移動させる条件下にお
いて電力・機械変換効率を良好に維持させることが難し
くなる。

これを移動子が回転移動される場合について第６図に基
づいて更に述べる。

第６図において、図中、１，２はケーシング、３は回転
軸、４ａ，４ｂは軸受、５はネジ、６はリング状弾性体
であり、第７図に示す形状を呈している。このリング状
弾性体６はケーシング１に固定されると共に、表側では
回転軸３と一体構造とした第８図に示すような移動子７
が加圧接触され、裏側には図示しない圧電素子が複数配
置されている。

このようにリング状弾性体６と移動子７とを機械的に接
触させた状態で、上記圧電素子を高周波で励振するとリ
ング状弾性体６の表面には進行波が発生し、加圧接触さ
れた移動子７は摩擦力によって一方向に駆動される。

上述した作用が低回転域で行なわれている場合には、移
動子７に付与される回転力に比し、リング状弾性体６と
移動子７との摩擦力が、小さい値なので摩擦損失は問題
視されない。

ところが、高回転域の場合には、移動子７に付与される
回転力に比し、上記摩擦力が著しく大きくなるので、何
んらかの対策を施さない場合には電力・機械変換効率が
低下したり、リング状弾性体６及び移動体７が共に過加
熱状態となる。

［考案の目的］ 本考案は上記に鑑みなされたものであり、その目的は高
回転域でも電力・機械変換効率の高い超音波モータを提
供することにある。

［考案の概要］ 上記の目的を達成するために、本考案の超音波モータ
は、一対のリング状弾性体Ａ及びＢと、該リング状弾性
体Ａ及びＢにより加圧接触された状態で移動可能に挟持
される移動子と、前記弾性体Ａを固定する第１の固定子
と、前記弾性体Ｂを固定する第２の固定子と、前記第１
の固定子と前記第２の固定子との間に前記移動子と非接
触に介在される伸縮可能なスペーサと、該スペーサを伸
縮させて前記第１の固定子と前記第２の固定子との間隔
を可変し前記弾性体Ａ及びＢと移動子との接触圧力を調
整する調整部材とからなることを特徴とする。

［考案の実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本考案が適用された一実施例の超音波モータの
要部を示す断面図である。

図中、１０ａ及び１０ｂはリング状弾性体、２０ａ及び
２０ｂは圧電体、３０は移動子、４０ａ及び４０ｂはケ
ーシング、５０ａ及び５０ｂは軸受、６０はモータシャ
フト、７０はネジ、８０はゴムパッキンである。

ケーシング４０ａには、圧電体２０ａによって超音波振
動されるリング状弾性体１０ａを収容固定し、ケーシン
グ４０ｂには圧電体２０ｂによって超音波振動されるリ
ング状弾性体１０ｂを収容固定する構成で第１及び第２
の固定子を対峙した構造の固定子100が形成される。

このような固定子１００のリング状弾性体10ａ及び同10
ｂの相互間には、モータシャフト６０を軸心として回転
可能な移動子３０が配置されている。

この移動子３０とそれぞれのリング状弾性体１０ａ及び
同１０ｂとを加圧接触するために、ケーシング４０ａ及
び同４０ｂの相互を移動子３０と非接触に配置されるゴ
ムパッキン80を介してネジ70で締付ける。そして、ケー
シング４０ａには第２図に示すように周方向へ等間隔で
４箇所にネジ穴７１ａ〜７１ｄが形成されており、また
図示しないがケーシング４０ｂにも同様に４箇所ネジ穴
が形成されているので、移動子30と一対のリング状弾性
体10ａ及び同10ｂとの間の加圧力がゴムパッキン80を介
した４つのネジ70の締付けにより全体で均一に調整でき
る。

一方、リング状弾性体１０ａ及び同１０ｂを超音波振動
させる圧電体２０ａ及び同２０ｂのそれぞれは、第３図
に示すようにＡ相を形成するものと、Ｂ相を形成するも
のとがあり、厚さ方向と平行な分極方向がプラスの圧電
体とそれがマイナスの圧電体とを１対と成し、Ａ，Ｂ各
相にそれを４対づつ設けている。そして、Ａ相とＢ相と
が９０°位相器２１によって、位相が９０°ずれるよう
に電源電圧が印加される。

また、圧電体２０ａと同２０ｂとは対称に配置されて同
期駆動される。

このような構成の本考案一実施例の超音波モータにあっ
ては、リング状弾性体１０ａの表面に発生する進行波
と、リング状弾性体１０ｂの表面に発生する進行波との
両方による摩擦力によって移動子３０が一方向に駆動さ
れる。

この際、上記したように移動子３０を非接触に配置され
るゴムパッキン80を介した４つのネジ70の締付けにより
移動子３０と一対のリング状弾性体10ａ及び同10ｂとの
間の加圧力が全体で均一に調整できる為、移動子３０に
付与される回転力に比し、リング状弾性体１０ａ及び同
１０ｂと移動子３０との摩擦力が均一に低減でき、従来
の半分程度となるから、特に高回転域の場合には、リン
グ状移動子３０に付与される回転力を所定の大きさにす
る際に、上記摩擦力は許容し得る程度の小さな値とな
る。なお、本実施例ではゴムパッキンを介して４つのネ
ジを用いる構成であるが、少くともネジが３つ以上あれ
ば移動子と一対のリング状弾性体との摩擦力が均一に低
減できる。

従って、第４図の回転数一回転力の特性曲線に示すよう
に、本考案が適用された場合には、特性Ａの如く移動子
３０の回転数を上昇させても、その回転力が僅かに低下
するに過ぎない。

これに対し、従来の場合には、特性Ｂの如く、リング状
移動子の回転数を上昇させるに従って、その回転力が著
しく低下する。

このようなことから、本考案が適用されると、従来に比
して著しく電力・機械変換効率が高くなり、特に高回転
域で顕著となると共に、リング状移動子及びリング状弾
性体の過加熱が未然に防止される。

第５図は本考案が適用された他実施例の超音波モータの
要部を示す断面図である。

図中第１図と同一符号で示す部分は、その部分に対応し
ており、また、ケーシング４０ａには圧電体２０ａによ
って超音波振動されるリング状弾性体として、リング状
弾性体１１０ａ及び同１２０ａを同軸状に収容し、ケー
シング４０ｂには圧電体２０ｂによって超音波振動され
るリング状弾性体として、リング状弾性体１１０ｂ及び
１２０ｂを同軸状に収容する構成で固定子１００ａが形
成される。

こうして、リング状弾性体１１０ａ及び同１２０ａとリ
ング状弾性体１１０ｂ及び同１２０ｂとは相対向される
ことになり、この相対向間に配置される移動子３０ａは
リング状弾性体の配置構成に対応するように同軸状に接
触部を設けている。

また、圧電体２０ａ及び同２０ｂの駆動構成は第３図で
説明したものである。

このような構成の本考案他実施例の超音波モータにあっ
ては、リング状弾性体110ａ及び同120ａの各表面に発生
する進行波と、リング状弾性体１１０ｂ及び同１２０ｂ
の各表面に発生する信号波との両方による摩擦力によっ
て移動子３０ａが一方向に駆動される。この際、前述し
た本発明の一実施例同様に移動子３０と非接触に配置さ
れるゴムパッキン80を介して少くとも３つ以上のネジ70
により移動子３０と一対のリング状弾性体（リング状弾
性体110ａ及び同120ａとリング状弾性体110ｂ及び同120
ｂとにより一対をなす）との間の加圧力が全体に均一に
調整される。

このようなことから、この他実施例によれば、移動子３
０に付与される回転力に比し、移動子とリング状弾性体
との間の摩擦力を更に小さくすることができる。

以上のように、各実施例にあっては、移動子と非接触に
配置されるゴムパッキンの如くの伸縮可能なスペーサを
介在して少くとも３つ以上のネジからなる調整部材の締
付けがなされる相対向させた各リング状弾性体によって
移動子が回転可能に挾持される構成であるから、移動子
に付与される回転力に比し、その回転力を付与する摩擦
力が比較的小さくて済む。従って、各実施例によれば、
高回転域でも電力・機械変換効率が良好に安定する。

［考案の効果］ 以上のように本考案によれば、その構成を、一対のリン
グ状弾性体Ａ及びＢにおける弾性体Ａを固定する第１の
固定子と、弾性体Ｂを固定する第２の固定子との間に移
動子と非接触に伸縮可能なスペーサを介在させる一方、
そのスペーサを伸縮させて上記の第１及び第２固定子の
間の間隔を可変する調整部材により弾性体Ａ及びＢと移
動子との接触圧力を調整する構成としたため、移動子と
弾性体Ａ及びＢとの間の加圧力を全体で均一に調整で
き、移動子と弾性体Ａ及びＢとの摩擦が均一に低減で
き、移動子を高速移動させる条件においても、電力・機
械変換効率を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案が適用された一実施例の超音波モータの
要部を示す断面図、第２図はケーシングの構造を示す
図、第３図は圧電体の構成を示す図、第４図は本考案一
実施例における回転数−回転力特性曲線を示す図、第５
図は本考案が適用された他実施例の超音波モータの要部
を示す断面図、第６図は従来の超音波モータの一例を示
す断面図、第７図及び第８図はそのその従来例の説明図
である。 １０ａ，１０ｂ…リング状弾性体 ２０ａ，２０ｂ…圧電体 ３０，３０ａ…移動子 ４０ａ，４０ｂ…ケーシング ５０ａ，５０ｂ…軸受 ６０…モータシャフト ７０…ネジ ８０…ゴムパッキン １００，１００ａ…固定子 １１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ…リング状弾
性体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のリング状弾性体Ａ及びＢと、 該リング状弾性体Ａ及びＢにより加圧接触された状態で
   移動可能に挟持される移動子と、 前記弾性体Ａを固定する第１の固定子と、 前記弾性体Ｂを固定する第２の固定子と、 前記第１の固定子と前記第２の固定子との間に前記移動
   子と非接触に介在される伸縮可能なスペーサと、 該スペーサを伸縮させて前記第１の固定子と前記第２の
   固定子との間隔を可変し前記弾性体Ａ及びＢと移動子と
   の接触圧力を調整する調整部材とからなることを特徴と
   する超音波モータ。